在平面直角坐标系 $xOy$ 中,点 $A(x_1,y_1),B(x_2,y_2)$,若 $x_1x_2+y_1y_2=0$,且 $A,B$ 均不为原点,则称 $A$ 和 $B$ 互为正交点.
比如:$A(1,1),B(2,-2)$,其中 $1\times 2+1\times(-2)=0$,那么 $A$ 和 $B$ 互为正交点.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    几何模型
    >
    弦图模型
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    线段最值
    >
    旋转之求线段最值
  1. 点 $M$ 和 $N$ 互为正交点,求 $\angle MON$ 的度数;
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      几何模型
      >
      弦图模型
    答案
    $\angle MON=90^\circ$
    解析
    设点 $M(x_1,y_1),N(x_2,y_2)$,则 $x_1x_2+y_1y_2=0$.
    ① 当点 $M$ 在坐标轴上时,
    若点 $M$ 在 $y$ 轴上,则 $x_1=0,y_1\ne 0$,
    从而得到 $x_2\ne 0,y_2=0$,即点 $N$ 在 $x$ 轴上.
    同理可得点 $M$ 在 $x$ 轴上时,点 $N$ 在 $y$ 轴上.
    所以此时 $\angle MON=90^\circ$.
    ② 当点 $M$ 不在坐标轴上时,
    如图,过点 $M$ 作 $MP\perp x$ 轴于点 $P$,过点 $N$ 作 $NQ\perp x$ 轴于点 $Q$.由 $x_1x_2+y_1y_2=0$,可得 $OP\cdot OQ+MP\cdot NQ=0$,
    所以 $\dfrac{OP}{NQ}=\dfrac{MP}{OQ}$,
    从而 $\triangle MPO\backsim \triangle OQN$,
    所以 $\angle OMP=\angle NOQ$,
    故而有 $\angle MOP+\angle NOQ=90^\circ$,即 $\angle MON=90^\circ$.
    当点 $M,N$ 在不同象限时同理可得 $\angle MON=90^\circ$.
    综上所述,$\angle MON=90^\circ$.
  2. 点 $C,D$ 是以 $(0,2)$ 为圆心,半径为 $2$ 的圆上的正交点,以线段 $CD$ 为边,构造正方形 $CDEF$,原点 $O$ 在正方形 $CDEF$ 的外部,求线段 $OE$ 长度的取值范围.
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      线段最值
      >
      旋转之求线段最值
    答案
    $4<OE\leqslant 2+2\sqrt 5$
    解析
    由第1问可得 $\angle COD=90^\circ$,
    所以 $CD$ 是以 $(0,2)$ 为圆心,半径为 $2$ 的圆的直径,即 $CD=4$.如图,记点 $(0,2)$ 为 $G$,连接 $GE$,则 $GE=2\sqrt 5$.
    显然 $OE\geqslant OG+GE$,
    所以当点 $E$ 在 $y$ 轴上时,$OE$ 取得最大值,最大值为 $2+2\sqrt 5$;
    当点 $E$ 在 $x$ 轴上时,$OE$ 取得最小值,此时 $OE=DE=4$,
    但是点 $D$ 不能与原点重合,所以 $OE>4$.
    综上所述,$4<OE\leqslant 2+2\sqrt 5$.
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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