如图,在平面直角坐标系中,直线l:y=-2x-8分别与x轴,y轴相交于A,B两点,点P(0,k)是y轴的负半轴上的一个动点,以P为圆心,3为半径作⊙P.(1)连接PA

发布时间:2020-08-07 13:40:38

如图,在平面直角坐标系中,直线l:y=-2x-8分别与x轴,y轴相交于A,B两点,点P(0,k)是y轴的负半轴上的一个动点,以P为圆心,3为半径作⊙P.
(1)连接PA,若PA=PB,试判断⊙P与x轴的位置关系,并说明理由;
(2)当k为何值时,⊙P与直线l相切;
(3)当k为何值时,以⊙P与直线l的两个交点和圆心P为顶点的三角形是正三角形?

网友回答

解:(1)⊙P与x轴相切,
∵直线y=-2x-8与x轴交于A(-4,0),与y轴交于B(0,-8),
∴OA=4,OB=8.
由题意,OP=-k,
∴PB=PA=8+k.
∵在Rt△AOP中,k2+42=(8+k)2
∴k=-3,
∴OP等于⊙P的半径.
∴⊙P与x轴相切.
由y=-2x-8得A(-4,0),B(0,-8),
由勾股定理,得PA=,
∵PB=k+8,由PA=PB,得 =k+8,
解得k=-3,
∴⊙P与x轴相切;

(2)过P点作PQ⊥AB,垂足为Q,由PQ×AB=PB×OA,
PQ=,
当⊙P与直线l相切时,PQ=3,即==3,
解得k=3-8.

(3)设⊙P与直线l交于C,D两点,连接PC,PD,
当圆心P1在线段OB上时,作P1E⊥CD于E,
∵△P1CD为正三角形,
∴DE=CD=,P1D=3.
∴P1E=.
∵∠AOB=∠P1EB=90°,∠ABO=∠P1BE,
∴△AOB∽△P1EB.
∴,即=,
∴P1B=,
∴P1O=BO-BP1=8-.
∴P1(0,-8).
∴k=-8.
当圆心P2在线段OB延长线上时,
∵P2B=,
∴P2O=BO+BP2=+8.
∴P2(0,--8).
∴k=--8.
∴当k=-8或k=--8时,以⊙P与直线l的两个交点和圆心P为顶点的三角形是正三角形.
解析分析:(1)通过一次函数可求出A、B两点的坐标及线段的长,再在Rt△AOP利用勾股定理可求得当PB=PA时k的值,再与圆的半径相比较,即可得出⊙P与x轴的位置关系.
(2)过P点作PQ⊥AB,垂足为Q,根据△ABP的面积公式,利用面积法表示PQ,当⊙P与直线l相切时,PQ=3,列方程求k即可.
(3)根据正三角形的性质,分两种情况讨论,
①当圆心P在线段OB上时,②当圆心P在线段OB的延长线上时,从而求得k的值.

点评:本题考查了一次函数图象,圆的切线的判定,相似三角形的判定及性质,等边三角形等内容,范围较广,题目较复杂.关键是由已知直线求A、B两点坐标,根据P点的坐标,由线段相等,面积法分别列方程求解.
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