Question

如圖，已知：在直角坐標系中．點E從O點出發，以1個單位/秒的速度沿x軸正方向運動，點F從O點出發，以2個單位/秒的速度沿y軸正方向運動．B（4，2），以BE為直徑作⊙O₁．

（1）若點E、F同時出發，設線段EF與線段OB交于點G，試判斷點G與⊙O₁的位置關系，并證明你的結論；
（2）在（1）的條件下，連接FB，幾秒時FB與⊙O₁相切？
（3）若點E提前2秒出發，點F再出發．當點F出發后，點E在A點的左側時，設BA⊥x軸于點A，連接AF交⊙O₁于點P，試問AP•AF的值是否會發生變化？若不變，請說明理由并求其值；若變化，請求其值的變化范圍．

Answer 1

（1）連接O₁G，
設點E出發t秒，則E（t，0），F（0，2t）；
設直線EF的方程為y=kx+b，則

kt+b=0 b=2t

，
∴解得

k=-2 b=2t

，
∴y=-2x+2t，
∴直線OB的方程為y=

1

2

x；
∵解方程組

y=-2x+2t y= 1 2 x

，
得

x= 4 5 t y= 2 5 t

，
∴G（

4

5

t，

2

5

t）；
∵O₁是BE的中點，
∴O₁（

4+t

2

，1），
∴O₁G²=（

4+t

2

-

4

5

t）²+（1-

2

5

t）²=

1

4

t²-2t+5，O₁B²=（4-

4+t

2

）²+1²=

1

4

t²-2t+5，
∴O₁G=O₁B，點G在⊙O₁上．

（2）設t秒時FB與⊙O₁相切，那么E（t，0），F（0，2t），∠FBE=90°；
∵EF²=BE²+BF²，EF²=OE²+OF²，
∴（4-t）²+2²+4²+（2-2t）²=t²+（2t）²，
解得t=2.5．

（3）設點F出發t秒，則E（t+2，0），F（0，2t），
設P（x，y）；
∵tan∠FAO=y：（4-x）=2t：4，
∴x=4-

2

t

y，
∴P（4-

2

t

y，y）．
∵BE為直徑，
∴∠BPE=90°．
∵PE²+BP²=BE²
∴利用兩點間的距離公式把B、P、E、F各點的坐標代入得，
∴y=

4t

t2+4

，
∴x=

4t2+8

t2+4

，
即P（

4t2+8

t2+4

，

4t

t2+4

），
∴AP²=（4-

4t2+8

t2+4

）²+（

4t

t2+4

）²，
∴AP=

4

t2+4

×

t2+4

，AF=

16+4t2

=2

t2+4

．
∴AP•AF=8，是不會發生變化的．