
如图,线段AB,CD在平面直角坐标系中的位置如图所示,O为坐标原点.若线段AB上一点P的坐标为(a,b),则直线OP与线段CD的交点坐标为( ).
好的,我们先梳理一下题意。
题目描述:
有线段 AB 与线段 CD 在一个平面直角坐标系中。
O 为坐标原点。
线段 AB 上一点 P 坐标为 (a,b)。
问:直线 OP 与线段 CD 的交点坐标是多少。
但是题中似乎缺少图形,只写了“如所示”,所以没有具体的 A,B,C,D 坐标。
这类题常见的模式是:线段 AB 与线段 CD 可能平行于坐标轴或呈某种对称性,
且 P 在 AB 上,OP 连起来并延长会与 CD 相交于某点,而该交点坐标可以用 (a,b) 的某种对应形式表示。
常见题型猜测
比如一种常见题型是:
AB 在一条竖直线或水平线上,且 CD 在另一条竖直线或水平线上。
O 为原点。
P 在 AB 上移动时,直线 OP 与 CD 的交点坐标与 P 的坐标成比例关系(中心投影)。
具体例子(我见过的某题):
A(3,0),B(3,1) 竖直线 x=3 上的线段。
C(6,0),D(6,1) 竖直线 x=6 上的线段。
当 P 坐标为 (3,b),直线 OP 方程:y=3bx。
交 x=6 时,y=3b×6=2b。
由于 CD 纵坐标范围 [0,1],需 0≤2b≤1,即 0≤b≤0.5。
但题目一般会给完整 A,B,C,D 或隐含比例关系,有时 A,B 和 C,D 是相对于原点对称或沿y轴对称等。
更一般的比例推理
假设:
A(m,y1),B(m,y2)
是竖直线 x=m。
C(n,y3),D(n,y4)
是竖直线 x=n,m,n>0。
那么 P 在 AB 上,P=(m,b) (注意此处 b 为纵坐标,题干用 (a,b),若 a 定值则 x 固定,若 a 不固定则可能是水平线段等)。
实际上如果 AB 是竖直线,P=(m,b),直线 OP 方程:y=mbx,
与 CD:x=n 的交点 Q 为 (n,mb⋅n)。
这个交点纵坐标是 b⋅mn,即按原点投影比例放大了。
若 AB 是水平线段
比如 A(x1,h),B(x2,h),那么 P=(a,h),题干给 P=(a,b) 的话,则 b=h 是常数?
那又不符合“P在AB上,坐标为(a,b)”中a、b都变的可能。
所以更常见情况:AB、CD都平行,但都与坐标轴不平行?
那样更复杂,但常可用向量比例法:
设 AB 与 CD 是两条平行线段(图形中常见这种设计)。
那么直线 OP 与 CD 的交点 Q 可通过相似三角形得到。
例如 A(2,1),B(4,2),则 AB 的方向向量 (2,1) 。
设 C(5,2),D(7,3),平行于 AB 且方向一样。
P 在线段 AB 上,则 P=A+t(B−A)=(2+2t,1+t),设 P=(a,b)。
则 a=2+2t, b=1+t,可知 b=1+2a−2=2a。
所以 a,b 有关系:b=2a (说明 AB 在直线上 y=x/2 的一段)。
现在 CD 在直线 y=2x−5+2 即 y=2x−0.5 上。
直线 OP:过 O 和 P:方程 y=abx=a(a/2)x=2x。
发现 OP 与 CD 所在直线的斜率相等(都是 1/2),这不可能相交,除非重合。它们不重合(截距不同),所以平行,没有交点(除非延伸长度使它们共线,但这里CD是固定有限线段且AB斜率等于CD斜率则OP斜率相同,必然平行)。
所以这样不行,交不到。
我猜测原题标准图
常见模式:
AB 在直线 x=m1 上,CD 在直线 x=m2 上。
且它们高度范围不同,但 O 在原点,则直线 OP 与 CD 的交点 Q 的纵坐标由 b⋅m1m2 得到。
如果 已知答案可能是 (ka,kb) 的形式,则 k=m2/m1。
由于没有具体图形,我假设原题中 AB 在 x=2 线段上,CD 在 x=4 线段上,且两线段纵坐标范围相同。
那么 P=(a,b) 时,因为 a=2 固定,所以 P=(2,b)。
直线 OP:y=2bx,交 CD 于 x=4,y=2b。
因此交点为 (4,2b)。
若 a 不固定(AB是水平或斜线段),那答案就会是 (mna,mnb) 的形式。
经典题结论(某年中考或模拟题):
当 AB//CD 且它们到原点在同侧时,
交点 Q 与 P 的坐标成比例:
Q=(xAxCa,xAxCb)
条件是 A、C 的 x 坐标符号相同且非零,并且 AB、CD 在类似位置上。
由于题目只是示例,没有具体坐标,我只能给出 常见题型的答案形式:
若 AB 在竖直线 x=m 上,CD 在竖直线 x=n 上,且纵坐标范围使得 OP 能交 CD 上点,则
交点坐标=(n,mnb)
因为 P 的横坐标 a=m,所以纵坐标按比例放大 mn 倍。
根据常见模式,选择题答案很可能是
(2a,2b)
或者 (23a,23b) 这种形式,具体看 n/m 比值。