Question

已知如图平面直角坐标系中，点O是坐标原点，矩形ABCO是顶点坐标分别为A（3，0）、B（3，4）、C（0，4）．点D在y轴上，且点D的坐标为（0，﹣5），点P是直线AC上的一动点．

（1）当点P运动到线段AC的中点时，求直线DP的解析式（关系式）；

（2）当点P沿直线AC移动时，过点D、P的直线与x轴交于点M．问在x轴的正半轴上是否存在使△DOM与△ABC相似的点M？若存在，请求出点M的坐标；若不存在，请说明理由；

（3）当点P沿直线AC移动时，以点P为圆心、R（R＞0）为半径长画圆．得到的圆称为动圆P．若设动圆P的半径长为，过点D作动圆P的两条切线与动圆P分别相切于点E、F．请探求在动圆P中是否存在面积最小的四边形DEPF？若存在，请求出最小面积S的值；若不存在，请说明理由．

Answer

（1）y=x﹣5；（2）若△DOM与△CBA相似，则点M的坐标为（，0）或（，0）；（3）

【解析】

试题（1）只需先求出AC中点P的坐标，然后用待定系数法即可求出直线DP的解析式．

（2）由于△DOM与△ABC相似，对应关系不确定，可分两种情况进行讨论，利用三角形相似求出OM的长，即可求出点M的坐标．

（3）易证S△PED=S△PFD．从而有S四边形DEPF=2S△PED=DE．由∠DEP=90°得DE2=DP2﹣PE2=DP2﹣．根据“点到直线之间，垂线段最短”可得：当DP⊥AC时，DP最短，此时DE也最短，对应的四边形DEPF的面积最小．借助于三角形相似，即可求出DP⊥AC时DP的值，就可求出四边形DEPF面积的最小值．

【解析】
（1）过点P作PH∥OA，交OC于点H，如图1所示．

∵PH∥OA，

∴△CHP∽△COA．

∴==．

∵点P是AC中点，

∴CP=CA．

∴HP=OA，CH=CO．

∵A（3，0）、C（0，4），

∴OA=3，OC=4．

∴HP=，CH=2．

∴OH=2．

∵PH∥OA，∠COA=90°，

∴∠CHP=∠COA=90°．

∴点P的坐标为（，2）．

设直线DP的解析式为y=kx+b，

∵D（0，﹣5），P（，2）在直线DP上，

∴

∴

∴直线DP的解析式为y=x﹣5．

（2）①若△DOM∽△ABC，图2（1）所示，

∵△DOM∽△ABC，

∴=．

∵点B坐标为（3，4），点D的坐标为（0．﹣5），

∴BC=3，AB=4，OD=5．

∴=．

∴OM=．

∵点M在x轴的正半轴上，

∴点M的坐标为（，0）

②若△DOM∽△CBA，如图2（2）所示，

∵△DOM∽△CBA，

∴=．

∵BC=3，AB=4，OD=5，

∴=．

∴OM=．

∵点M在x轴的正半轴上，

∴点M的坐标为（，0）．

综上所述：若△DOM与△CBA相似，则点M的坐标为（，0）或（，0）．

（3）∵OA=3，OC=4，∠AOC=90°，

∴AC=5．

∴PE=PF=AC=．

∵DE、DF都与⊙P相切，

∴DE=DF，∠DEP=∠DFP=90°．

∴S△PED=S△PFD．

∴S四边形DEPF=2S△PED

=2×PE•DE

=PE•DE

=DE．

∵∠DEP=90°，

∴DE2=DP2﹣PE2．

=DP2﹣．

根据“点到直线之间，垂线段最短”可得：

当DP⊥AC时，DP最短，

此时DE取到最小值，四边形DEPF的面积最小．

∵DP⊥AC，

∴∠DPC=90°．

∴∠AOC=∠DPC．

∵∠OCA=∠PCD，∠AOC=∠DPC，

∴△AOC∽△DPC．

∴=．

∵AO=3，AC=5，DC=4﹣（﹣5）=9，

∴=．

∴DP=．

∴DE2=DP2﹣

=（）2﹣

=．

∴DE=，

∴S四边形DEPF=DE

=．

∴四边形DEPF面积的最小值为．