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垂直于弦的直径平
分弦,并且平分弦所对的两条弧
任意角度
重合
特殊
平面图形
$1. 直线上滚动:$
$路径:平行于直线的线段$
$路径长:等于直线段长度,设直线段长为L,路径长=L$
$2. 圆上滚动(圆形纸片半径为r,固定圆半径为R):$
$外滚动(沿固定圆外侧):$
$路径:以固定圆圆心为圆心,半径为R+r的圆$
$路径长:2\pi(R+r)$
$内滚动(沿固定圆内侧,R>r):$
$路径:以固定圆圆心为圆心,半径为R-r的圆$
$路径长:2\pi(R-r)$
$3. 折线上滚动(折线由线段AB、BC组成,内角为\alpha,圆半径为r):$
$路径:线段AB对应平行线段 + 圆弧 + 线段BC对应平行线段$
$路径长:AB + BC + \frac{(180°-\alpha)\pi r}{180°}(其中180°-\alpha为圆弧圆心角)$
(1) 设直线$l_1$的函数表达式为$y = kx + b,$将点$(1,2)$和$(-2,-1)$代入可得:$\begin{cases}k + b = 2 \\ -2k + b = -1\end{cases},$解得$\begin{cases}k = 1 \\ b = 1\end{cases},$所以直线$l_1$的函数表达式为$y = x + 1。$
(2) 设点$P$的坐标为$(a, a + 1),$因为$\odot P$的半径为$5,$当$\odot P$与坐标轴只有$3$个不同的公共点时,分两种情况:①圆与$x$轴相切,与$y$轴相交,此时$|a + 1| = 5,$解得$a = 4$或$a = -6,$当$a = 4$时,点$P$到$y$轴的距离为$4,$$4 < 5,$与$y$轴有两个交点,符合题意,坐标为$(4,5);$当$a = -6$时,点$P$到$y$轴的距离为$6,$$6 > 5,$与$y$轴无交点,不符合题意。②圆与$y$轴相切,与$x$轴相交,此时$|a| = 5,$解得$a = 5$或$a = -5,$当$a = -5$时,点$P$到$x$轴的距离为$|-5 + 1| = 4 < 5,$与$x$轴有两个交点,符合题意,坐标为$(-5,-4);$当$a = 5$时,点$P$到$x$轴的距离为$6 > 5,$与$x$轴无交点,不符合题意。③圆过原点,此时$a^2 + (a + 1)^2 = 25,$解得$a = 3$或$a = -4,$坐标为$(3,4)$或$(-4,-3)。$综上,点$P$的坐标为$(4,5),$$(-5,-4),$$(3,4),$$(-4,-3)。$
(3) 因为直线$l_1$:$y = x + 1,$直线$l_2$:$y = 2x - 1,$设点$Q$的坐标为$(m, 2m - 1),$点$P$的坐标为$(n, n + 1),$因为$PQ = \sqrt{2},$所以$\sqrt{(m - n)^2 + (2m - 1 - n - 1)^2} = \sqrt{2},$即$(m - n)^2 + (2m - n - 2)^2 = 2。$又因为以点$Q$为圆心,$\sqrt{2}$为半径的圆与直线$l_1$相切,直线$l_1$:$x - y + 1 = 0,$所以点$Q$到直线$l_1$的距离为$\frac{|m - (2m - 1) + 1|}{\sqrt{1^2 + (-1)^2}} = \frac{| - m + 2|}{\sqrt{2}} = \sqrt{2},$解得$m = 0$或$m = 4。$当$m = 0$时,$Q(0, -1),$代入$PQ = \sqrt{2}$可得$\sqrt{(0 - n)^2 + (-1 - n - 1)^2} = \sqrt{2},$解得$n = -1,$此时点$P$的坐标为$(-1,0);$当$m = 4$时,$Q(4,7),$代入$PQ = \sqrt{2}$可得$\sqrt{(4 - n)^2 + (7 - n - 1)^2} = \sqrt{2},$解得$n = 5,$此时点$P$的坐标为$(5,6)。$所以点$P$的坐标为$(-1,0),$$(5,6)。$
【答案】:
(1)垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧;任意角度;重合
(2)特殊位置(或圆心在圆周角的一边上)
(3)扇形

【解析】:
(1)垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧;任意角度;重合
(2)特殊位置(或圆心在圆周角的一边上)
(3)扇形
1. 直线上滚动:
路径:平行于直线的线段
路径长:等于直线段长度,设直线段长为$L$,路径长$=L$
2. 圆上滚动(圆形纸片半径为$r$,固定圆半径为$R$):
外滚动(沿固定圆外侧):
路径:以固定圆圆心为圆心,半径为$R+r$的圆
路径长:$2\pi(R+r)$
内滚动(沿固定圆内侧,$R>r$):
路径:以固定圆圆心为圆心,半径为$R-r$的圆
路径长:$2\pi(R-r)$
3. 折线上滚动(折线由线段$AB$、$BC$组成,内角为$\alpha$,圆半径为$r$):
路径:线段$AB$对应平行线段 + 圆弧 + 线段$BC$对应平行线段
路径长:$AB + BC + \frac{(180°-\alpha)\pi r}{180°}$(其中$180°-\alpha$为圆弧圆心角)
【答案】:
(1) $y = x + 1$
(2) $(4,5)$,$(-5,-4)$,$(3,4)$,$(-4,-3)$
(3) $(-1,0)$,$(5,6)$

【解析】:
(1) 设直线$l_1$的函数表达式为$y = kx + b$,将点$(1,2)$和$(-2,-1)$代入得:
$\begin{cases} k + b = 2 \\ -2k + b = -1 \end{cases}$,解得$\begin{cases} k = 1 \\ b = 1 \end{cases}$,故$l_1$的表达式为$y = x + 1$。
(2) 设$P(m, m + 1)$,$\odot P$半径为5。
与$x$轴相切:$|m + 1| = 5$,$m = 4$($m = -6$舍去),得$P(4,5)$;
与$y$轴相切:$|m| = 5$,$m = -5$($m = 5$舍去),得$P(-5,-4)$;
过原点:$m^2 + (m + 1)^2 = 25$,解得$m = 3$或$m = -4$,得$P(3,4)$或$P(-4,-3)$。
综上,$P$的坐标为$(4,5)$,$(-5,-4)$,$(3,4)$,$(-4,-3)$。
(3) 直线$l_1$:$x - y + 1 = 0$,设$Q(b, 2b - 1)$,$P(a, a + 1)$。
$Q$到$l_1$的距离为$\sqrt{2}$,即$\frac{|2 - b|}{\sqrt{2}} = \sqrt{2}$,解得$b = 0$或$b = 4$,故$Q(0,-1)$或$Q(4,7)$。
当$Q(0,-1)$时,$\sqrt{(a - 0)^2 + (a + 1 + 1)^2} = \sqrt{2}$,解得$a = -1$,$P(-1,0)$;
当$Q(4,7)$时,$\sqrt{(a - 4)^2 + (a + 1 - 7)^2} = \sqrt{2}$,解得$a = 5$,$P(5,6)$。
综上,$P$的坐标为$(-1,0)$,$(5,6)$。