Question

【題目】在平面直角坐標(biāo)系中，O為原點(diǎn)，點(diǎn)A（﹣2，0），點(diǎn)B（0，2），點(diǎn)E，點(diǎn)F分別為OA，OB的中點(diǎn)．若正方形OEDF繞點(diǎn)O順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，得正方形OE′D′F′，記旋轉(zhuǎn)角為α．
（Ⅰ）如圖①，當(dāng)α=90°時(shí)，求AE′，BF′的長；
（Ⅱ）如圖②，當(dāng)α=135°時(shí)，求證AE′=BF′，且AE′⊥BF′；
（Ⅲ）若直線AE′與直線BF′相交于點(diǎn)P，求點(diǎn)P的縱坐標(biāo)的最大值（直接寫出結(jié)果即可）．

Answer 1

【答案】解：（Ⅰ）當(dāng)α=90°時(shí)，點(diǎn)E′與點(diǎn)F重合，如圖①．
∵點(diǎn)A（﹣2，0）點(diǎn)B（0，2），
∴OA=OB=2．
∵點(diǎn)E，點(diǎn)F分別為OA，OB的中點(diǎn)，
∴OE=OF=1
∵正方形OE′D′F′是正方形OEDF繞點(diǎn)O順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到的，
∴OE′=OE=1，OF′=OF=1．
在Rt△AE′O中，
AE′= ．
在Rt△BOF′中，
BF′= ．
∴AE′，BF′的長都等于 ．
（Ⅱ）當(dāng)α=135°時(shí)，如圖②．

∵正方形OE′D′F′是由正方形OEDF繞點(diǎn)O順時(shí)針旋轉(zhuǎn)135°所得，
∴∠AOE′=∠BOF′=135°．
在△AOE′和△BOF′中，
，
∴△AOE′≌△BOF′（SAS）．
∴AE′=BF′，且∠OAE′=∠OBF′．
∵∠ACB=∠CAO+∠AOC=∠CBP+∠CPB，∠CAO=∠CBP，
∴∠CPB=∠AOC=90°
∴AE′⊥BF′．
（Ⅲ）∵∠BPA=∠BOA=90°，∴點(diǎn)P、B、A、O四點(diǎn)共圓，
∴當(dāng)點(diǎn)P在劣弧OB上運(yùn)動時(shí)，點(diǎn)P的縱坐標(biāo)隨著∠PAO的增大而增大．
∵OE′=1，∴點(diǎn)E′在以點(diǎn)O為圓心，1為半徑的圓O上運(yùn)動，
∴當(dāng)AP與⊙O相切時(shí)，∠E′AO（即∠PAO）最大，
此時(shí)∠AE′O=90°，點(diǎn)D′與點(diǎn)P重合，點(diǎn)P的縱坐標(biāo)達(dá)到最大．
過點(diǎn)P作PH⊥x軸，垂足為H，如圖③所示．

∵∠AE′O=90°，E′O=1，AO=2，
∴∠E′AO=30°，AE′= ．
∴AP= +1．
∵∠AHP=90°，∠PAH=30°，
∴PH= AP= ．
∴點(diǎn)P的縱坐標(biāo)的最大值為 ．
【解析】（1）利用勾股定理即可求出AE′，BF′的長．（2）運(yùn)用全等三角形的判定與性質(zhì)、三角形的外角性質(zhì)就可解決問題．（3）首先找到使點(diǎn)P的縱坐標(biāo)最大時(shí)點(diǎn)P的位置（點(diǎn)P與點(diǎn)D′重合時(shí)），然后運(yùn)用勾股定理及30°角所對的直角邊等于斜邊的一半等知識即可求出點(diǎn)P的縱坐標(biāo)的最大值．
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題，首先需要了解三角形的外角(三角形一邊與另一邊的延長線組成的角，叫三角形的外角；三角形的一個(gè)外角等于和它不相鄰的兩個(gè)內(nèi)角的和；三角形的一個(gè)外角大于任何一個(gè)和它不相鄰的內(nèi)角)，還要掌握含30度角的直角三角形(在直角三角形中，如果一個(gè)銳角等于30°，那么它所對的直角邊等于斜邊的一半)的相關(guān)知識才是答題的關(guān)鍵．