【分析】
要确定点D的坐标使四边形ABCD为矩形,可利用矩形的核心性质:矩形是邻边垂直的平行四边形,且平行四边形的对角线互相平分。我们可以先借助平行四边形对角线互相平分的性质推导点D的坐标,再验证邻边是否垂直来确认结果。首先,平行四边形的对角线中点重合,因此AC与BD的中点相同,通过中点坐标公式可建立方程求解D的坐标,最后验证邻边垂直即可。
【解析】
设点$D$的坐标为$(x,y)$。
1. 利用平行四边形对角线中点重合的性质列方程
矩形是特殊的平行四边形,因此对角线$AC$与$BD$的中点重合。
已知$A(-2,-2)$,$C(0,4)$,则$AC$的中点坐标为:
$( \frac{-2+0}{2}, \frac{-2+4}{2} ) = (-1,1)$。
又$B(2,2)$,则$BD$的中点坐标为$( \frac{2+x}{2}, \frac{2+y}{2} )$,根据中点重合可得方程组:
$\begin{cases}\frac{2+x}{2} = -1 \\frac{2+y}{2} = 1\end{cases}$
2. 解方程组求$D$的坐标
解第一个方程:
$\frac{2+x}{2}=-1$,两边同乘2得$2+x=-2$,解得$x=-4$;
解第二个方程:
$\frac{2+y}{2}=1$,两边同乘2得$2+y=2$,解得$y=0$。
3. 验证邻边垂直
此时$D(-4,0)$,计算向量$\overrightarrow{AB}=(2-(-2),2-(-2))=(4,4)$,$\overrightarrow{AD}=(-4-(-2),0-(-2))=(-2,2)$,两者点积为$4×(-2)+4×2=-8+8=0$,说明$\overrightarrow{AB}⊥\overrightarrow{AD}$,即$AB⊥ AD$,结合$ABCD$是平行四边形,可确认四边形$ABCD$是矩形。
【答案】
$(-4,0)$
【知识点】
矩形的性质,中点坐标公式,向量垂直判定
【点评】
本题考查矩形的性质与平面直角坐标系的综合应用,解题关键是灵活运用平行四边形对角线互相平分的性质建立方程,同时需验证邻边垂直以确保符合矩形定义,需要熟练掌握中点坐标公式及向量垂直的条件。
【难度系数】
0.4