5. 【探索新知】
如图①, 点 $ C $ 在线段 $ AB $ 上, 图中共有 $ 3 $ 条线段: $ AB,AC $ 和 $ BC $, 若其中有一条线段的长度是另一条线段长度的两倍, 则称点 $ C $ 是线段 $ AB $ 的“二倍点”.
(1) 一条线段的中点
【深入研究】
如图②, 在数轴上, 点 $ A $ 表示数 $ -10 $, 点 $ B $ 表示数 $ 20 $, 若点 $ M $ 从点 $ B $ 出发, 以每秒 $ 3 $ 个单位长度的速度向点 $ A $ 运动, 当点 $ M $ 到达点 $ A $ 时停止运动, 设运动的时间为 $ t $ 秒.
(2) 点 $ M $ 在运动过程中表示的数为
(3) 求 $ t $ 为何值时, 点 $ M $ 是线段 $ AB $ 的“二倍点”;
(4) 同时点 $ N $ 从点 $ A $ 的位置开始, 以每秒 $ 2 $ 个单位长度的速度向点 $ B $ 运动, 并与点 $ M $ 同时停止. 请直接写出点 $ M $ 是线段 $ AN $ 的“二倍点”时 $ t $ 的值.
如图①, 点 $ C $ 在线段 $ AB $ 上, 图中共有 $ 3 $ 条线段: $ AB,AC $ 和 $ BC $, 若其中有一条线段的长度是另一条线段长度的两倍, 则称点 $ C $ 是线段 $ AB $ 的“二倍点”.
(1) 一条线段的中点
是
这条线段的“二倍点”; (填“是”或“不是”)【深入研究】
如图②, 在数轴上, 点 $ A $ 表示数 $ -10 $, 点 $ B $ 表示数 $ 20 $, 若点 $ M $ 从点 $ B $ 出发, 以每秒 $ 3 $ 个单位长度的速度向点 $ A $ 运动, 当点 $ M $ 到达点 $ A $ 时停止运动, 设运动的时间为 $ t $ 秒.
(2) 点 $ M $ 在运动过程中表示的数为
$ 20 - 3t $
; (用含 $ t $ 的代数式表示)(3) 求 $ t $ 为何值时, 点 $ M $ 是线段 $ AB $ 的“二倍点”;
解: 当 $ AM = 2BM $ 时,$ 30 - 3t = 2 × 3t $,解得 $ t = \frac{10}{3} $;
当 $ AB = 2AM $ 时,$ 30 = 2 × (30 - 3t) $,解得 $ t = 5 $;
当 $ BM = 2AM $ 时,$ 3t = 2 × (30 - 3t) $,解得 $ t = \frac{20}{3} $。
综上所述,当 $ t $ 的值为 $ \frac{10}{3} $ 或 $ 5 $ 或 $ \frac{20}{3} $ 时,点 $ M $ 是线段 $ AB $ 的“二倍点”。
当 $ AB = 2AM $ 时,$ 30 = 2 × (30 - 3t) $,解得 $ t = 5 $;
当 $ BM = 2AM $ 时,$ 3t = 2 × (30 - 3t) $,解得 $ t = \frac{20}{3} $。
综上所述,当 $ t $ 的值为 $ \frac{10}{3} $ 或 $ 5 $ 或 $ \frac{20}{3} $ 时,点 $ M $ 是线段 $ AB $ 的“二倍点”。
(4) 同时点 $ N $ 从点 $ A $ 的位置开始, 以每秒 $ 2 $ 个单位长度的速度向点 $ B $ 运动, 并与点 $ M $ 同时停止. 请直接写出点 $ M $ 是线段 $ AN $ 的“二倍点”时 $ t $ 的值.
解: 当 $ AN = 2MN $ 时,$ 2t = 2[2t - (30 - 3t)] $,解得 $ t = \frac{15}{2} $;
当 $ AM = 2NM $ 时,$ 30 - 3t = 2[2t - (30 - 3t)] $,解得 $ t = \frac{90}{13} $;
当 $ MN = 2AM $ 时,$ 2t - (30 - 3t) = 2(30 - 3t) $,解得 $ t = \frac{90}{11} $。
综上所述,当 $ t $ 的值为 $ \frac{15}{2} $ 或 $ \frac{90}{13} $ 或 $ \frac{90}{11} $ 时,点 $ M $ 是线段 $ AN $ 的“二倍点”。
当 $ AM = 2NM $ 时,$ 30 - 3t = 2[2t - (30 - 3t)] $,解得 $ t = \frac{90}{13} $;
当 $ MN = 2AM $ 时,$ 2t - (30 - 3t) = 2(30 - 3t) $,解得 $ t = \frac{90}{11} $。
综上所述,当 $ t $ 的值为 $ \frac{15}{2} $ 或 $ \frac{90}{13} $ 或 $ \frac{90}{11} $ 时,点 $ M $ 是线段 $ AN $ 的“二倍点”。
答案:(1) 是
(2) $ 20 - 3t $
(3) 解: 当 $ AM = 2BM $ 时,$ 30 - 3t = 2 × 3t $,解得 $ t = \frac{10}{3} $;
当 $ AB = 2AM $ 时,$ 30 = 2 × (30 - 3t) $,解得 $ t = 5 $;
当 $ BM = 2AM $ 时,$ 3t = 2 × (30 - 3t) $,解得 $ t = \frac{20}{3} $。
综上所述,当 $ t $ 的值为 $ \frac{10}{3} $ 或 $ 5 $ 或 $ \frac{20}{3} $ 时,点 $ M $ 是线段 $ AB $ 的“二倍点”。
(4) 解: 当 $ AN = 2MN $ 时,$ 2t = 2[2t - (30 - 3t)] $,解得 $ t = \frac{15}{2} $;
当 $ AM = 2NM $ 时,$ 30 - 3t = 2[2t - (30 - 3t)] $,解得 $ t = \frac{90}{13} $;
当 $ MN = 2AM $ 时,$ 2t - (30 - 3t) = 2(30 - 3t) $,解得 $ t = \frac{90}{11} $。
综上所述,当 $ t $ 的值为 $ \frac{15}{2} $ 或 $ \frac{90}{13} $ 或 $ \frac{90}{11} $ 时,点 $ M $ 是线段 $ AN $ 的“二倍点”。
(2) $ 20 - 3t $
(3) 解: 当 $ AM = 2BM $ 时,$ 30 - 3t = 2 × 3t $,解得 $ t = \frac{10}{3} $;
当 $ AB = 2AM $ 时,$ 30 = 2 × (30 - 3t) $,解得 $ t = 5 $;
当 $ BM = 2AM $ 时,$ 3t = 2 × (30 - 3t) $,解得 $ t = \frac{20}{3} $。
综上所述,当 $ t $ 的值为 $ \frac{10}{3} $ 或 $ 5 $ 或 $ \frac{20}{3} $ 时,点 $ M $ 是线段 $ AB $ 的“二倍点”。
(4) 解: 当 $ AN = 2MN $ 时,$ 2t = 2[2t - (30 - 3t)] $,解得 $ t = \frac{15}{2} $;
当 $ AM = 2NM $ 时,$ 30 - 3t = 2[2t - (30 - 3t)] $,解得 $ t = \frac{90}{13} $;
当 $ MN = 2AM $ 时,$ 2t - (30 - 3t) = 2(30 - 3t) $,解得 $ t = \frac{90}{11} $。
综上所述,当 $ t $ 的值为 $ \frac{15}{2} $ 或 $ \frac{90}{13} $ 或 $ \frac{90}{11} $ 时,点 $ M $ 是线段 $ AN $ 的“二倍点”。
6. 如图①, 直线 $ DE $ 上有一点 $ O $, 过点 $ O $ 在直线 $ DE $ 上方作射线 $ OC $, 将一直角三角尺 $ AOB $(其中 $ \angle OAB = 30^{\circ} $) 的直角顶点放在点 $ O $ 处, 一条直角边 $ OA $ 在射线 $ OD $ 上, 另一边 $ OB $ 在直线 $ DE $ 上方, 将直角三角尺绕着点 $ O $ 按每秒 $ 10^{\circ} $ 的速度逆时针旋转一周, 设旋转时间为 $ t $ 秒.
(1) 当直角三角尺旋转到如图②的位置时, $ OA $ 恰好平分 $ \angle COD $, 此时, $ \angle BOC $ 与 $ \angle BOE $ 之间的数量关系为______
(2) 若射线 $ OC $ 的位置保持不变, 且 $ \angle COE = 130^{\circ} $.
① 在旋转的过程中, 是否存在某个时刻, 使得射线 $ OA,OC,OD $ 中的某一条射线是另两条射线所夹角的平分线? 若存在, 请求出所有满足题意的 $ t $ 的值; 若不存在, 请说明理由.
② 如图③, 在旋转的过程中, 边 $ AB $ 与射线 $ OE $ 相交, 请直接写出 $ \angle AOC - \angle BOE $ 的值.
(2) 解: ① 存在。
因为 $ \angle COE = 130^{\circ} $,所以 $ \angle COD = 180^{\circ} - 130^{\circ} = 50^{\circ} $。
当 $ OA $ 平分 $ \angle COD $ 时,$ \angle AOD = \angle AOC = \frac{1}{2}\angle COD $,即 $ 10t = 25 $,解得 $ t = 2.5 $;
当 $ OC $ 平分 $ \angle AOD $ 时,$ \angle AOC = \angle COD $,即 $ 10t - 50 = 50 $,解得 $ t = 10 $;
当 $ OD $ 平分 $ \angle AOC $ 时,$ \angle AOD = \angle COD $,即 $ 360 - 10t = 50 $,解得 $ t = 31 $。
综上所述,$ t $ 的值为 $ 2.5 $ 或 $ 10 $ 或 $ 31 $。
② 因为 $ \angle AOC = \angle COE - \angle AOE = 130^{\circ} - \angle AOE $,$ \angle BOE = 90^{\circ} - \angle AOE $,
所以 $ \angle AOC - \angle BOE = (130^{\circ} - \angle AOE) - (90^{\circ} - \angle AOE) = 40^{\circ} $,
所以 $ \angle AOC - \angle BOE $ 的值为 $ 40^{\circ} $。
(1) 当直角三角尺旋转到如图②的位置时, $ OA $ 恰好平分 $ \angle COD $, 此时, $ \angle BOC $ 与 $ \angle BOE $ 之间的数量关系为______
$ \angle BOC = \angle BOE $
.(2) 若射线 $ OC $ 的位置保持不变, 且 $ \angle COE = 130^{\circ} $.
① 在旋转的过程中, 是否存在某个时刻, 使得射线 $ OA,OC,OD $ 中的某一条射线是另两条射线所夹角的平分线? 若存在, 请求出所有满足题意的 $ t $ 的值; 若不存在, 请说明理由.
② 如图③, 在旋转的过程中, 边 $ AB $ 与射线 $ OE $ 相交, 请直接写出 $ \angle AOC - \angle BOE $ 的值.
(2) 解: ① 存在。
因为 $ \angle COE = 130^{\circ} $,所以 $ \angle COD = 180^{\circ} - 130^{\circ} = 50^{\circ} $。
当 $ OA $ 平分 $ \angle COD $ 时,$ \angle AOD = \angle AOC = \frac{1}{2}\angle COD $,即 $ 10t = 25 $,解得 $ t = 2.5 $;
当 $ OC $ 平分 $ \angle AOD $ 时,$ \angle AOC = \angle COD $,即 $ 10t - 50 = 50 $,解得 $ t = 10 $;
当 $ OD $ 平分 $ \angle AOC $ 时,$ \angle AOD = \angle COD $,即 $ 360 - 10t = 50 $,解得 $ t = 31 $。
综上所述,$ t $ 的值为 $ 2.5 $ 或 $ 10 $ 或 $ 31 $。
② 因为 $ \angle AOC = \angle COE - \angle AOE = 130^{\circ} - \angle AOE $,$ \angle BOE = 90^{\circ} - \angle AOE $,
所以 $ \angle AOC - \angle BOE = (130^{\circ} - \angle AOE) - (90^{\circ} - \angle AOE) = 40^{\circ} $,
所以 $ \angle AOC - \angle BOE $ 的值为 $ 40^{\circ} $。
答案:(1) $ \angle BOC = \angle BOE $
(2) 解: ① 存在。
因为 $ \angle COE = 130^{\circ} $,所以 $ \angle COD = 180^{\circ} - 130^{\circ} = 50^{\circ} $。
当 $ OA $ 平分 $ \angle COD $ 时,$ \angle AOD = \angle AOC = \frac{1}{2}\angle COD $,即 $ 10t = 25 $,解得 $ t = 2.5 $;
当 $ OC $ 平分 $ \angle AOD $ 时,$ \angle AOC = \angle COD $,即 $ 10t - 50 = 50 $,解得 $ t = 10 $;
当 $ OD $ 平分 $ \angle AOC $ 时,$ \angle AOD = \angle COD $,即 $ 360 - 10t = 50 $,解得 $ t = 31 $。
综上所述,$ t $ 的值为 $ 2.5 $ 或 $ 10 $ 或 $ 31 $。
② 因为 $ \angle AOC = \angle COE - \angle AOE = 130^{\circ} - \angle AOE $,$ \angle BOE = 90^{\circ} - \angle AOE $,
所以 $ \angle AOC - \angle BOE = (130^{\circ} - \angle AOE) - (90^{\circ} - \angle AOE) = 40^{\circ} $,
所以 $ \angle AOC - \angle BOE $ 的值为 $ 40^{\circ} $。
(2) 解: ① 存在。
因为 $ \angle COE = 130^{\circ} $,所以 $ \angle COD = 180^{\circ} - 130^{\circ} = 50^{\circ} $。
当 $ OA $ 平分 $ \angle COD $ 时,$ \angle AOD = \angle AOC = \frac{1}{2}\angle COD $,即 $ 10t = 25 $,解得 $ t = 2.5 $;
当 $ OC $ 平分 $ \angle AOD $ 时,$ \angle AOC = \angle COD $,即 $ 10t - 50 = 50 $,解得 $ t = 10 $;
当 $ OD $ 平分 $ \angle AOC $ 时,$ \angle AOD = \angle COD $,即 $ 360 - 10t = 50 $,解得 $ t = 31 $。
综上所述,$ t $ 的值为 $ 2.5 $ 或 $ 10 $ 或 $ 31 $。
② 因为 $ \angle AOC = \angle COE - \angle AOE = 130^{\circ} - \angle AOE $,$ \angle BOE = 90^{\circ} - \angle AOE $,
所以 $ \angle AOC - \angle BOE = (130^{\circ} - \angle AOE) - (90^{\circ} - \angle AOE) = 40^{\circ} $,
所以 $ \angle AOC - \angle BOE $ 的值为 $ 40^{\circ} $。