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已知两条互相平行的直线l1,l2之间的距离为常数a,这两条直线与边长为1的正方形...

已知两条互相平行的直线l1,l2之间的距离为常数a,这两条直线与边长为1的正方形的四条边分别交于点M,N,P,Q(按逆时针方向排列且均不与正方形的顶点重合).
(理科生做)试问是否存在常数a,使得四边形MNPQ的两条对角线的夹角θ为定值?若存在,求出所有的常数a及相应的θ的值;若不存在,说明理由.
(文科生做)当a=manfen5.com 满分网时,四边形MNPQ的两条对角线的夹角θ是否为定值?若是,求出θ的值;若不是,说明理由.
(理科)以正方形的一组边所在的直线为x坐标轴建立平面直角坐标系,由正方形的对称性不妨设直线l1分别交边AB,BC于M,N,l2分别交边CO,OA于P,Q,直线l1的方程为y=kx+b1,直线l2的方程为y=kx+b2(k<0,b1>b2),由题意得点M(1,k+b1),P(0,b2),Q(),由几何图形可知,对于任意常数a(0<a<),都有无数个k使得两平行线l1,l2与正方形四条边相交,所以可设直线NQ的斜率KNQ存在,若使得四边形MNPQ的两条对角线的夹角θ为定值,由题意可得,=,KPM=k+b1-b2.分θ为定值90°,及θ≠90°,根据直线的夹角公式可求 (文科):以正方形的一组边所在的直线为x坐标轴建立平面直角坐标系,,由正方形的对称性不妨设直线l1分别交边AB,BC于M,N,l2分别交边CO,OA于P,Q,直线l1的方程为y=kx+b1,直线l2的方程为y=kx+b2(k<0,b1>b2) 由题意得点M(1,k+b1),,P(0,b2),Q() 当a=时,取k=-1,可求直线MP与QN的夹角,又取k=-时,则由直线的夹角公式可得直线MP与NQ的夹角,从而可得 (理科)【解析】 以正方形的一组边所在的直线为x坐标轴建立平面直角坐标系,如图所示 由正方形的对称性不妨设直线l1分别交边AB,BC于M,N,l2分别交边CO,OA于P,Q,直线l1的方程为y=kx+b1,直线l2的方程为y=kx+b2(k<0,b1>b2) 由题意得点M(1,k+b1),P(0,b2),Q()(1分) 由几何图形可知,对于任意常数a(0<a<),都有无数个k使得两平行线l1,l2与正方形四条边相交,所以可设直线NQ的斜率KNQ存在 由题意可得,=,KPM=k+b1-b2(2分) 当直线l1,l2变化时,若存在常数a使得θ为定值90°,则(1) ∵直线l1,l2之间的距离为,化简可得, 代入(1)可得,,与a为常数矛盾,所以夹角θ不可能是定值90°(4分) ∴四边形MNPQ的两条对角线PM,NQ的夹角θ应满足 = = = = 令,则tanθ==(6分) ∴当且仅当a=1,tanθ为定值1 经检验,当常数a=1时,四边形MNPQ的两条对角对角线的夹角θ为定值(8分) (文科))【解析】 以正方形的一组边所在的直线为x坐标轴建立平面直角坐标系,如图所示 由正方形的对称性不妨设直线l1分别交边AB,BC于M,N,l2分别交边CO,OA于P,Q,直线l1的方程为y=kx+b1,直线l2的方程为y=kx+b2(k<0,b1>b2) 由题意得点M(1,k+b1),,P(0,b2),Q()(2分) 当a=时,取k=-1,则直线QN的斜率不存在,此时直线MP的斜率为0,直线MP与QN的夹角(5分) 又取k=-时,则直线MP与NQ的斜率分别为, KPM•KQN≠1,此时夹角 ∴,直线PM与QN的夹角θ不能为定值(8分)
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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