如图,直线 $l:y=-\dfrac 43x+4$ 分别与 $y$ 轴、$x$ 轴交于点 $A,B$,设点 $M$ 在射线 $AB$ 上,将点 $M$ 绕点 $A$ 逆时针旋转 $90^\circ$ 到点 $N$,以点 $N$ 为圆心、$NA$ 的长为半径作 $\odot N$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    函数与圆
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    几何模型
    >
    弦图模型
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    相似三角形的存在性
  1. 当 $\odot N$ 与 $x$ 轴相切时,求点 $M$ 的坐标;
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      函数与圆
    • 题型
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      几何部分
      >
      几何模型
      >
      弦图模型
    答案
    点 $M$ 的坐标为 $(6,-4)$
    解析
    由直线 $l$ 的解析式可得点 $A(0,4)$,点 $B(3,0)$,
    所以 $OA=4$,$OB=3$,$AB=5$.
    设点 $M$ 的坐标为 $\left(m,-\dfrac 43m+4\right)$.
    如图,分别过点 $M,N$ 作 $y$ 轴的垂线,垂足为点 $F,G$.由题意可得点 $N$ 在第一象限,显然 $\triangle MFA\cong \triangle AGN$,
    所以 $NG=AF=4-\left(-\dfrac 43m+4\right)=\dfrac 43m$,$AG=MF=m$.
    而 $\dfrac{BO}{MF}=\dfrac{AB}{AM}$,所以 $AN=AM=\dfrac 53m$.
    如果 $\odot N$ 与 $x$ 轴相切,则由 $OG=AN$,
    所以 $m+4=\dfrac 53m$,解得 $m=6$,
    所以此时点 $M$ 的坐标为 $(6,-4)$.
  2. 在第1问的条件下,设直线 $AN$ 与 $x$ 轴交于点 $C$,与 $\odot N$ 的另一个交点为点 $D$,连接 $MD$ 交 $x$ 轴于点 $E$,直线 $m$ 过点 $N$ 分别与 $y$ 轴、直线 $l$ 交于点 $P,Q$,当 $\triangle APQ$ 与 $\triangle CDE$ 相似时,求点 $P$ 的坐标.
    标注
    • 题型
      >
      代几综合
      >
      相似三角形的存在性
    答案
    点 $P$ 的坐标为 $(0,-6)$ 或 $(0,14)$
    解析
    由 $(1)$ 可得点 $N$ 的坐标为 $(8,10)$,
    所以直线 $AN$ 的解析式为 $y=\dfrac 34x+4$.
    所以点 $C$ 的坐标为 $\left(-\dfrac{16}3,0\right)$,
    从而 $\tan \angle ACO=\dfrac 34=\tan \angle BAO$,
    所以 $\angle ACO=\angle BAO$,可得 $AB\perp CD$.
    由点 $N$ 为 $AD$ 的中点,从而得到点 $D$ 的坐标为 $(16,16)$.
    所以直线 $DM$ 的解析式为 $y=2x-16$,
    所以点 $E$ 的坐标为 $(8,0)$.
    连接 $NE$,则 $NE\perp x$ 轴.
    所以 $AB,BC$ 均为 $\odot N$ 的切线,切点分别为 $A,E$.
    连接 $AE$,则 $\angle D=\angle BAE=\angle BEA$.
    设点 $P$ 的坐标为 $(0,n)$.
    ① 如图,当点 $P,Q$ 在直线 $AN$ 下方时,则 $\angle AQP$ 为钝角.若 $\triangle APQ$ 与 $\triangle CDE$ 相似,而 $\angle PAQ=\angle DCE$,
    所以只能 $\angle APQ=\angle CDE=\angle AEO$.
    从而 $\tan \angle APQ=\tan \angle AEO$,即 $\dfrac{NG}{PG}=\dfrac{AO}{EO}$,
    所以 $\dfrac{8}{10-n}=\dfrac{4}{8}$,解得 $n=-6$.
    所以此时点 $P$ 的坐标为 $(0,-6)$;
    ② 如图,点点 $P,Q$ 在直线 $AN$ 的上方时,则 $\angle APQ$ 为钝角.若 $\triangle APQ$ 与 $\triangle CDE$ 相似,则 $\angle APQ=\angle CED$,
    所以 $\angle NPA=\angle \alpha=\angle EAO$,
    从而 $\tan \angle NPG=\tan \angle EAO$,即 $\dfrac{NG}{PG}=\dfrac{EO}{AO}$,
    所以 $\dfrac{8}{n-10}=\dfrac{8}{4}$,解得 $n=14$.
    所以此时点 $P$ 的坐标为 $(0,14)$.
    综上可得,点 $P$ 的坐标为 $(0,-6)$ 或 $(0,14)$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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