如图,在平面坐标系中,直线y=-x+2与x轴,y轴分别交于点A,点B,动点P(a,b)在第一象限内,由点P向x轴,y轴所作的垂线PM,PN(垂足为M,N)分别与直线AB相交于点E,点F,当点P(a,b)运动时,矩形PMON的面积为定值2.
(1)求∠OAB的度数;
(2)求证:△AOF∽△BEO;
(3)当点E,F都在线段AB上时,由三条线段AE,EF,BF组成一个三角形,记此三角形的外接圆面积为S1,△OEF的面积为S2.试探究:S1+S2是否存在最小值?若存在,请求出该最小值;若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(1)∵直线y=-x+2,∴当x=0时,y=2,B(0,2),
当y=0时,x=2,A(2,0)∴OA=OB=2.
∵∠AOB=90°
∴∠OAB=45°;
(2)∵四边形OMPN是矩形,
∴PM∥ON,NP∥OM,
∴,,
∴BE=OM,AF=ON,
∴BE?AF=OM?ON=2OM?ON.
∵矩形PMON的面积为2,
∴OM?ON=2
∴BE?AF=4.
∵OA=OB=2,
∴OA?OB=4,
∴BE?AF=OA?OB,
即.
∵∠OAF=∠EBO=45°,
∴△AOF∽△BEO;
(3)∵四边形OAPN是矩形,∠OAF=∠EBO=45°,
∴△AME、△BNF、△PEF为等腰直角三角形.
∵E点的横坐标为a,E(a,2-a),
∴AM=EM=2-a,
∴AE2=2(2-a)2=2a2-8a+8.
∵F的纵坐标为b,F(2-b,b)
∴BN=FN=2-b,
∴BF2=2(2-b)2=2b2-8b+8.
∴PF=PE=a+b-2,
∴EF2=2(a+b-2)2=2a2+4ab+2b2-8a-8b+8.
∵ab=2,
∴EF2=2a2+2b2-8a-8b+16
∴EF2=AE2+BF2.
∴线段AE、EF、BF组成的三角形为直角三角形,且EF为斜边,则此三角形的外接圆的面积为
S1=EF2=?2(a+b-2)2=(a+b-2)2.
∵S梯形OMPF=(PF+ON)?PM,S△PEF=PF?PE,S△OME=OM?EM,
∴S2=S梯形OMPF-S△PEF-S△OME,
=(PF+ON)?PM-PF?PE-OM?EM,
=[PF(PM-PE)+OM(PM-EM)],
=(PF?EM+OM?PE),
=PE(EM+OM),
=(a+b-2)(2-a+a),
=a+b-2.
∴S1+S2=(a+b-2)2+a+b-2.
设m=a+b-2,则S1+S2=m2+m=(m+)2-,
∵面积不可能为负数,
∴当m>-时,S1+S2随m的增大而增大.
当m最小时,S1+S2最小.
∵m=a+b-2=a+-2=(-)2+2-2,
∴当=,即a=b=时,m最小,最小值为2-2
∴S1+S2的最小值=(2-2)2+2-2,
=2(3-2)π+2-2.
解析分析:(1)当x=0或y=0时分别可以求出y的值和x的值就可以求出OA与OB的值,从而就可以得出结论;
(2)根据平行线的性质可以得出,,就可以得出.再由∠OAF=∠EBO=45°就可以得出结论;
(3)先根据E、F的坐标表示出相应的线段,根据勾股定理求出线段AE、EF、BF组成的三角形为直角三角形,且EF为斜边,则可以表示此三角形的外接圆的面积S1,再由梯形的面积公式和三角形的面积公式就可以表示出S2,就可以表示出和的解析式,再由如此函数的性质就可以求出最值.
点评:本题考查了等腰直角三角形的性质的运用,勾股定理及勾股定理的逆定理的运用,梯形的面积公式的运用,圆的面积公式的运用,三角形的面积公式的运用二次函数的顶点式的运用,在解答时运用二次函数的顶点式求最值是关键和难点.