如图1,在平面直角坐标系中,边长为1的正方形OABC的顶点B在y轴的正半轴上,O为坐标原点.现将正方形OABC绕O点按顺时针方向旋转.(1)当点A第一次落到y轴正半轴

发布时间:2020-08-12 11:36:10

如图1,在平面直角坐标系中,边长为1的正方形OABC的顶点B在y轴的正半轴上,O为坐标原点.现将正方形OABC绕O点按顺时针方向旋转.
(1)当点A第一次落到y轴正半轴上时,求边BC在旋转过程中所扫过的面积;
(2)若线段AB与y轴的交点为M(如图2),线段BC与直线y=x的交点为N.设△MNB的周长为l,在正方形OABC旋转的过程中l值是否有改变?并说明你的结论;
(3)设旋转角为θ,当θ为何值时,△OMN的面积最小?求出这个最小值,并求出此时△BMN的内切圆半径.

网友回答

解:(1)设旋转后C在C′、B在B′、A在A′,
∵边长为1的正方形OABC的顶点B在y轴的正半轴上,
∴BO平分∠AOC,即∠AOB=∠BOC=45°,BO=
S=S扇形OBB′+S△OC′B′-S△OCB-S扇形OCC′,
=S扇形OBB′-S扇形OCC′,
=-,
=;

(2)延长BA交直线y=-x于E点,
在Rt△AEO与Rt△CNO中,
∵直线y=-x与直线y=x垂直,
∴∠EON=90°,
∵∠AOC=90°,
∴∠AOE=∠CON,
即,
∴Rt△AEO≌Rt△CNO,
所以AE=CN,OE=ON.
又∠MOE=∠MON=45°,
所以△MOE≌△MON,
ME=MN.
所以:
l=MN+MB+BN,
=ME+MB+BN,
=BE+BN,
=BA+AE+BN,
=BA+CN+BN,
=AB+BC,
=2,
故△MBN的周长为定值2.

(3)当θ=22.5°时,△OMN的面积最小,
因为S△OMN=S△MOE=OA?ME=ME=MN,
设MN=m,AM=t.由(2)知,在Rt△MNB中,MN2=MB2+NB2,
因为??MN+MB+NB=2,
所以m2=(1-t)2+(2-m-1+t)2,
得:t2-mt+1-m=0,
因为△=m2-4(1-m)≥0,
所以(舍去)或,
所以S△OMN的最小值为:×(2-2)=.
此时△=0,
∴,
∴A为ME的中点.
又因为OA⊥ME,所以OA是∠MOE的平分线,所以θ=22.5°.
在Rt△MNB中,BM=1-t=2-,BN=2-MN-BM=2-,MN=2-2,
设Rt△BMN的内切圆半径为r,
所以??.
解析分析:(1)根据正方形的性质得出∠AOB=∠BOC=45°,BO=,再利用S=S扇形OBB′+S△OC′B′-S△OCB-S扇形OCC′=S扇形OBB′-S扇形OCC′求出即可;
(2)首先延长BA交直线y=-x于E点,Rt△AEO≌Rt△CNO,得出AE=CN,OE=ON,进而得出△MOE≌△MON,得出ME=MN,进而得出l的值不变;
(3)设MN=m,AM=t.由(2)知,在Rt△MNB中,MN2=MB2+NB2,利用 MN+MB+NB=2,得出m2=(1-t)2+(2-m-1+t)2,即可得出m的取值范围,即可得出,△OMN的面积最小值,再利用直角三角形内切圆半径求法得出
以上问题属网友观点,不代表本站立场,仅供参考!