Question

【題目】在平面直角坐標(biāo)系中，四邊形為正方形，點(diǎn)的坐標(biāo)為，動(dòng)點(diǎn)沿邊從向以每秒的速度運(yùn)動(dòng)，同時(shí)動(dòng)點(diǎn)沿邊從向以同樣的速度運(yùn)動(dòng)，連接、交于點(diǎn).

（1）試探索線段、的關(guān)系，寫出你的結(jié)論并說明理由；

（2）連接、，分別取、、、的中點(diǎn)、、、，則四邊形是什么特殊平行四邊形？請(qǐng)?jiān)趫D①中補(bǔ)全圖形，并說明理由.

（3）如圖②當(dāng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到中點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)是直線上任意一點(diǎn)，點(diǎn)是平面內(nèi)任意一點(diǎn)，是否存在點(diǎn)使以、、、為頂點(diǎn)的四邊形是菱形？若存在，請(qǐng)直接寫出點(diǎn)的坐標(biāo)；若不存在，請(qǐng)說明理由.

Answer 1

【答案】（1）AF=DE，AF⊥DE，理由詳見解析；（2）四邊形HIJK為正方形，理由詳見解析；（3）N的坐標(biāo)為（2，－1），（，），（，），（，）．

【解析】

（1）用SAS證明△DAE≌△AOF，根據(jù)全等三角形的性質(zhì)得到DE=AF，∠ADE=∠OAF．根據(jù)等式的性質(zhì)得到∠AGD=90°，從而得到AF⊥DE．

（2）根據(jù)三角形中位線定理得到IH=KJ=AF，IH∥KJ，得到四邊形HIJK為平行四邊形，同理IJ=DE，IJ∥DE，從而得到IJ=IH，IJ⊥IH，即可證明HIJK為正方形．

（3）要求O、C、M、N四點(diǎn)構(gòu)成菱形，OC為唯一已知線段，對(duì)OC的角色進(jìn)行討論：OC為對(duì)角線或OC為邊．

當(dāng)OC為對(duì)角線時(shí)，此時(shí)MN也為對(duì)角線，MN垂直平分OC，則M為OC中垂線與直線EC交點(diǎn)，可得M1的坐標(biāo)，由對(duì)稱可得此時(shí)N1的坐標(biāo)．

當(dāng)OC為邊時(shí)，考慮M的位置，M與O相鄰或者與C相鄰．

Ⅰ．若M與C相鄰，CM=CO=4，此時(shí)以C為圓心，OC長(zhǎng)為半徑作圓與直線EC交點(diǎn)即為M2和M3，過M2作M2P⊥OC于點(diǎn)P，得到OE∥PM2，即有△OEC∽△PM2C．根據(jù)相似三角形的對(duì)應(yīng)邊成比例，即可求出PM2，PC的長(zhǎng)，進(jìn)而得到OP的長(zhǎng)．由N2M2∥OC，N2M2=OC，即可得到N2的坐標(biāo)，由N3和N2關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，可得N3的坐標(biāo)；

Ⅱ．若M與O相鄰，OM=OC=4此時(shí)以O為圓心，OC長(zhǎng)為半徑作圓與直線EC交點(diǎn)即為M4．求出直線EC的解析式，則可得出M4的坐標(biāo)，由OM4=4，解方程即可得出M4的坐標(biāo)，從而得出N4的坐標(biāo)．

（1）AF=DE，AF⊥DE．理由如下：

∵E、F速度相等，∴AE=OF．

∵OADC是正方形，∴AD=OA，∠DAE=∠AOF=90°，∴△DAE≌△AOF（SAS），∴DE=AF，∠ADE=∠OAF．

∵∠OAF+∠DAF=90°，∴∠ADE+∠DAF=90°，∴∠AGD=90°，∴AF⊥DE，∴AF=DE，AF⊥DE．

（2）四邊形HIJK為正方形．理由如下：

由（1）知：AF=DE，AF⊥DE．

∵HI是△AEF的中位線、JK是△AFD的中位線，∴IH=AF，IH∥AF，KJ=AF，KJ∥AF，∴IH=KJ，IH∥KJ，∴四邊形HIJK為平行四邊形，同理IJ=DE，IJ∥DE．

∵AF=DE，AF⊥DE，∴IJ=IH，IJ⊥IH，∴四邊形HIJK為正方形．

（3）N的坐標(biāo)為（2，－1），（，），（，），（，）．

要求O、C、M、N四點(diǎn)構(gòu)成菱形，OC為唯一已知線段，對(duì)OC的角色進(jìn)行討論：OC為對(duì)角線或OC為邊．

當(dāng)OC為對(duì)角線時(shí)，此時(shí)MN也為對(duì)角線，MN垂直平分OC，則M為OC中垂線與直線EC交點(diǎn)，可得M1（2，1）由對(duì)稱可得此時(shí)N1（2，－1）．

②當(dāng)OC為邊時(shí)，考慮M的位置，M與O相鄰或者與C相鄰．

Ⅰ．若M與C相鄰，CM=CO=4，此時(shí)以C為圓心，OC長(zhǎng)為半徑作圓與直線EC交點(diǎn)即為M2和M3，過M2作M2P⊥OC于點(diǎn)P，∴OE∥PM2，∴△OEC∽△PM2C．

∵OE=2，OC=4，∴EC=．

∵△OEC∽△PM2C，∴，∴，解得：PM2=，PC=，∴OP=OC－PC=．

∵N2M2∥OC，N2M2=OC，∴N2（，），易證N3和N2關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，∴N3（，）．

Ⅱ．若M與O相鄰，OM=OC=4此時(shí)以O為圓心，OC長(zhǎng)為半徑作圓與直線EC交點(diǎn)即為M4．

設(shè)直線EC為y=kx+b，∴，解得：，∴直線EC為．

設(shè)M4（x，），則，解得：，，∴M4（，），∴N4（，）．

綜上所述：N的坐標(biāo)為（2，－1），（，），（，），（，）．