中考培优竞赛专题经典讲义 第22讲 构造圆问题
展开第22讲 构造圆问题
构造圆问题即图中本来没有圆,但可通过构造圆来解决一些几何问题
模型讲解
AD=AC=AB ∠ADB=∠ACB 2∠ADB=∠ACB ∠BAC+∠BDC=180°
【例题讲解】
例题1、如图,已知AB=AC=AD,∠CBD=2∠BDC,∠BAC=44°,则∠CAD的度数为 .
【解答】解:∵AB=AC=AD,
∴B,C,D在以A为圆心,AB为半径的圆上,
∴∠CAD=2∠CBD,∠BAC=2∠BDC,
∵∠CBD=2∠BDC,∠BAC=44°,
∴∠CAD=2∠BAC=88°.
故答案为:88°.
【巩固练习】
1、如图,已知O是四边形ABCD内一点,OA=OB=OC,∠ABC=∠ADC=70°,则∠DAO+∠DCO= .
2、如图,四边形ABCD中,DC∥AB,BC=1,AB=AC=AD=2,则BD的长为( )
A. B. C. D.
【例题讲解】
例题2、如图,△ABC≌△ADE,且∠ABC=∠ADE,∠ACB=∠AED,BC、DE交于点O,则下列四个结论中,一定成立的有 (将序号填在横线上)
①∠1=∠2;②BC=DE;③△ABD∽△ACE;④A、O、C、E四点在同一个圆上
【解答】解:∵△ABC≌△ADE且∠ABC=∠ADE,∠ACB=∠AED,
∴∠BAC=∠DAE,BC=DE,故②正确;
∴∠BAC﹣∠DAC=∠DAE﹣∠DAC,
即∠1=∠2,故①正确;
∵△ABC≌△ADE,
∴AB=AD,AC=AE,
∴,
∵∠1=∠2,
∴△ABD∽△ACE,故③正确;
∵∠ACB=∠AEF,∠AFE=∠OFC,
∴△AFE∽△OFC,
∴,∠2=∠FOC,
即,
∵∠AFO=∠EFC,
∴△AFO∽△EFC,
∴∠FAO=∠FEC,
∴∠EAO+∠ECO=∠2+∠FAO+∠ECO=∠FOC+∠FEC+∠ECO=180°,
∴A、O、C、E四点在同一个圆上,故④正确.
故选:D.
【巩固练习】
1、如图,点B为线段AD上一动点,分别以AB和BD向上作等边△ABC和等边△BDE,连接AE和CD相交于点P,连接BP,求证:BP平分∠APD.
【例题讲解】
例题3、如图,已知平面直角坐标系中,直线y=kx(k≠0)经过点(a,a)(a>0).线段BC的两个端点分别在x轴与直线y=kx上(B、C均与原点0不重合)滑动,且BC=2,分别作BP⊥x轴,CP⊥直线y=kx,交点为P,经探究在整个滑动过程中,P、O两点间的距离为定值 .
【解答】解:∵直线y=kx(k≠0)经过点(a,a),
∴tan∠COB==,
∴∠COB=60°,
过点C作CE⊥x轴于点E,延长CP交x轴于点F,连接OP,如图,
则∠OCE=∠CFE=30°,
设P点坐标为(x,y)(不妨设点P在第一象限,其他同理可求得),则OB=x,PB=y,
在Rt△PBF中,可得BF=y,
∴OF=OB+BF=x+y,
在Rt△OCF中,OC=OF=,
在Rt△OCE中,OE=OC=,
则CE=OE=x+y,BE=OB﹣OE=x﹣=x﹣y,
在Rt△BCE中,由勾股定理可得CE2+BE2=BC2,
∴(x+y)2+(x﹣y)2=22,
整理可求得x2+y2=,
∴OP==,
即O、P两点的距离为定值,
故答案为:.
例题4、如图,定长弦CD在以AB为直径的⊙O上滑动(点C、D与点A、B不重合),M是CD的中点,过点C作CP⊥AB于点P,若AB=8,则PM的最大值是 .
【解答】解:连接CO,MO,
∵∠CPO=∠CMO=90°,
∴C,M,O,P,四点共圆,且CO为直径(E为圆心),
连接PM,则PM为⊙E的一条弦,当PM为直径时PM最大,所以PM=CO=4时PM最大.即PMmax=4.
【巩固练习】
1、如图,AB为直径,AB=4,C、D为圆上两个动点,N为CD中点,CM⊥AB于M,当
C、D在圆上运动时保持∠CMN=30°,则CD的长( )
A.随C、D的运动位置而变化,且最大值为4
B.随C、D的运动位置而变化,且最小值为2
C.随C、D的运动位置长度保持不变,等于2
D.随C、D的运动位置而变化,没有最值
【例题讲解】【构造圆解决角度问题】(重难点)
例题1、①已知在直角坐标系中,点O为坐标原点,点B坐标(5,0),在直线y=k上找一点P,使得△OPB为直角三角形,当P点个数为4个时,求k的取值范围.
②已知在直角坐标系中,点O为坐标原点,点B坐标(0,5),在直线x=k上找一点P,使得∠OPB=45°,当P点个数为2个时,求k的取值范围.
例题2、已知在x轴上有A、B两点,且A(-4,0),B(2,0),若直线l过点E(4,0),M为直线l上的动点,当以A、B、M为顶点所作的直角三角形有且只有三个时,求直线l的解析式.
如图,过A,B分别作x轴的垂线,这两条直线总是与直线l有交点,即两个点M1和M2,以AB为直径的⊙G如果与直线l相切,就只有一个点M,连接GM,那么GM⊥l,
∵在RT△EGM中,GM=3,GE=5,
∴EM=4,
在RT△EM1A中,
∵AE=8,tan∠M1EA==,
∴M1A=6,
∴点M1的坐标为(﹣4,6),过M1,E的直线l为y=﹣x+3,
根据对称性直线l还可以是y=x﹣3.
例题3、如图,直线y=-x+3与x轴、y轴分别交于B、A两点,点P是线段OB上的一动点,若能在斜边AB上找到一点C,使∠OCP=90°,设点P的坐标为(m,0),求m的取值范围.
【解题方法提示】令y=0求出点B的坐标,过点C作CD⊥x轴于D,设点C的横坐标为a,则OD=a,PD=m-a,求出△OCD和△CPD相似,利用相似三角形对应边成比例列式表示出m,然后求出m的最小值;再根据点P在线段OB上判断出OC⊥AB时,点P、B重合,m最大,然后即可写出m的取值范围.
m的取值范围是3≤m≤4.
例题4、如图,点A与点B的坐标分别是(1,0),(5,0),点P是该直角坐标系内的一个动点.
(1)使∠APB=30°的点P有 个;
(2)若点P在y轴上,且∠APB=30°,求满足条件的点P的坐标;
(3)当点P在y轴上移动时,∠APB是否存在最大值?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【解答】解:(1)以AB为边,在第一象限内作等边三角形ABC,
以点C为圆心,AC为半径作⊙C,交y轴于点P1、P2.
在优弧AP1B上任取一点P,如图1,
则∠APB=∠ACB=×60°=30°.
∴使∠APB=30°的点P有无数个.
故答案为:无数.
(2)①当点P在y轴的正半轴上时,
过点C作CG⊥AB,垂足为G,如图1.
∵点A(1,0),点B(5,0),
∴OA=1,OB=5.
∴AB=4.
∵点C为圆心,CG⊥AB,
∴AG=BG=AB=2.
∴OG=OA+AG=3.
∵△ABC是等边三角形,
∴AC=BC=AB=4.
∴CG=
=
=2.
∴点C的坐标为(3,2).
过点C作CD⊥y轴,垂足为D,连接CP2,如图1,
∵点C的坐标为(3,2),
∴CD=3,OD=2.
∵P1、P2是⊙C与y轴的交点,
∴∠AP1B=∠AP2B=30°.
∵CP2=CA=4,CD=3,
∴DP2==.
∵点C为圆心,CD⊥P1P2,
∴P1D=P2D=.
∴P2(0,2﹣).P1(0,2+).
②当点P在y轴的负半轴上时,
同理可得:P3(0,﹣2﹣).P4(0,﹣2+).
综上所述:满足条件的点P的坐标有:
(0,2﹣)、(0,2+)、(0,﹣2﹣)、(0,﹣2+).
(3)当过点A、B的⊙E与y轴相切于点P时,∠APB最大.
理由:可证:∠APB=∠AEH,当∠APB最大时,∠AEH最大. 由sin∠AEH= 得:当AE最小即PE最小时,∠AEH最大.所以当圆与y轴相切时,∠APB最大.
①当点P在y轴的正半轴上时,
连接EA,作EH⊥x轴,垂足为H,如图2.
∵⊙E与y轴相切于点P,
∴PE⊥OP.
∵EH⊥AB,OP⊥OH,
∴∠EPO=∠POH=∠EHO=90°.
∴四边形OPEH是矩形.
∴OP=EH,PE=OH=3.
∴EA=3.
∵∠EHA=90°,AH=2,EA=3,
∴EH=
=
=
∴OP=
∴P(0,).
②当点P在y轴的负半轴上时,
同理可得:P(0,﹣).
理由:
①若点P在y轴的正半轴上,
在y轴的正半轴上任取一点M(不与点P重合),
连接MA,MB,交⊙E于点N,连接NA,如图2所示.
∵∠ANB是△AMN的外角,
∴∠ANB>∠AMB.
∵∠APB=∠ANB,
∴∠APB>∠AMB.
②若点P在y轴的负半轴上,
同理可证得:∠APB>∠AMB.
综上所述:当点P在y轴上移动时,∠APB有最大值,
此时点P的坐标为(0,)和(0,﹣).
【巩固练习】
1、如图,在四边形ABCD中,AB=AC=AD,若∠BAC=25°,∠CAD=75°,则∠BDC= ,∠DBC= .
2、足球射门,不考虑其他因素,仅考虑射点到球门AB的张角大小时,张角越大,射门越好.如图的正方形网格中,点A,B,C,D,E均在格点上,球员带球沿CD方向进攻,最好的射点在( )
A. 点C B.点D或点E
C.线段DE(异于端点)上一点 D.线段CD(异于端点)上一点
3、如图,已知AB是⊙O的直径,PQ是⊙O的弦,PQ与AB不平行,R是PQ的中点,作PS⊥AB,QT⊥AB,垂足分别为S、T(S≠T),并且∠SRT=60°,则的值等于 .
4、如图,若PA=PB,∠APB=2∠ACB,AC与PB交于点D,且PB=4,PD=3,则AD·DC= .
5、在平面直角坐标系中,已知点A(4,0)、B(-6,0),点C是y轴上的一个动点,当∠BCA=45°时,点C的坐标为 .
6、如图,Rt△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4,点D在AB边上,点E是BC边上一点(不与点B、C重合),且DA=DE,则AD的取值范围是 .
7、如图,在平面直角坐标系的第一象限内有一点B,坐标为(2,m).过点B作AB⊥y轴,BC⊥x轴,垂足分别为A、C,若点P在线段AB上滑动(点P可以与点A、B重合),发现使得∠OPC=45°的位置有两个,则m的取值范围为 .
8、在锐角△ABC中,AB=4,BC=5,∠ACB=45°,将△ABC绕点B按逆时针方向旋转得到△A′B′C′。
(1)如图1,当点C1在线段CA的延长线上时,求∠CC1A1的度数;
(2)如图2,连接AA1,CC1.若△ABA1的面积为4,求△CBC1的面积;
(3)如图3,点E为线段AB中点,点P是线段AC上的动点,在△ABC绕点B按逆时针方向旋转过程中,点P的对应点是点P1,求线段EP1长度的最大值与最小值.
图1 图2 图3
9、如图,抛物线y=-x2-x+3与x轴交于A、B两点(点A在点B的左侧),与y轴交于点C.
(1)求点A、B的坐标;
(2)若直线l过点E(4,0),M为直线l上的动点,当以A、B、M为顶点所作的直角三角形有且只有三个时,求直线l的解析式.
10、如图,在平面直角坐标系中,直线y=-x+2交x轴于点P,交y轴于点A,抛物线y=-x2+bx+c的图像过点E(-1,0),并与直线相交于A、B两点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)过点A作AC⊥AB交x轴于点C,求点C的坐标;
(3)除点C外,在坐标轴上是否存在点M,使得△MAB是直角三角形?若存在,请求出点M的坐标;若不存在,请说明理由
11、问题探究
(1)如图①,在矩形ABCD中,AB=2,BC=5,如果BC边上存在点P,使∠APD=90°,则BP的长度为 .
(2)如图②,在△ABC中,∠ABC=60°,BC=12,AD是BC边上的高,E、F分别为边AB、AC的中点.当AD=6时,BC边上存在点Q,使∠EQF=90°,说出点P的个数,并求此时BQ的长;
问题解决
(3)有一山庄,它的平面图为如图③的五边形ABCDE,山庄保卫人员想在线段CD上选一点M安监控装置,用来监视边AB.现只要使∠AMB大约为60°,就可以让监控装置的效果达到最佳.已知∠A=∠E=∠D=90°,AB=270m,AE=400m,ED=285m,CD=340m.
问在线段CD上是否存在点M,使∠AMB=60°?若存在,请求出符合条件的DM的长;
若不存在,请说明理由
图1 图2 图3
12、如果一个点能与另外两个点能构成直角三角形,则称这个点为另外两个点的勾股点.例如:矩形ABCD中,点C与A,B两点可构成直角三角形ABC,则称点C为A,B两点的勾股点.同样,点D也是A,B两点的勾股点.
(1)如图1,矩形ABCD中,AB=2,BC=1,请在边CD上作出A,B两点的勾股点(点C和点D除外)(要求:尺规作图,保留作图痕迹,不要求写作法).
图1 图2
(2)矩形ABCD中,AB=3,BC=1,直接写出边CD上A,B两点的勾股点的个数.
(3)如图2,矩形ABCD中,AB=12cm,BC=4cm,DM=8cm,AN=5cm.动点P从D点出发沿着DC方向以1cm/s的速度向右移动,过点P的直线l平行于BC,当点P运动到点M时停止运动.设运动时间为t(s),点H为M,N两点的勾股点,且点H在直线l上.当t=4时,求PH的长.
参考答案
1.【解答】解法1:∵OA=OB=OC,
∴∠OAB=∠OBA,∠OBC=∠OCB,
∵∠ABC=∠OBA+∠OBC=70°,
∴∠OAB+∠OBA+∠OBC+∠OCB=140°,即∠OAB+∠ABC+∠OCB=140°,
又∵∠ABC+∠BCD+∠ADC+∠BAD=360°,即∠ABC+∠OCB+∠OCD+∠ADC+∠DAO+∠OAB=360°,
∵∠ADC=70°,∠OAB+∠ABC+∠OCB=140°,
∴∠DAO+∠DCO=360°﹣140°﹣70°=150°.
2.【解答】解:以A为圆心,AB长为半径作圆,延长BA交⊙A于F,连接DF.
∵DC∥AB,
∴=,
∴DF=CB=1,BF=2+2=4,
∵FB是⊙A的直径,
∴∠FDB=90°,
∴BD==.
故选:B.
参考答案
1.【解答】解: 连接PB
∵∠CPA=∠CBA=60°,∠BAP=∠BCP,
∴点A,B,C,P四点共圆,
∴∠APB=∠ACB=60°,
∵∠BPD=∠CAB=60°,
∴∠APB=∠DPB
参考答案
1.【解答】解;连接:OC、ON、OD.
∵N是CD的中点,
∴ON⊥CD,∠CON=∠DON.
又∵CM⊥AB,
∴∠ONC+∠CMO=180°.
∴O、N、C、M四点共圆.
∴∠NOC=∠NMC=30°.
∴∠COD=60°.
又∵OC=OD,
∴△OCD为等边三角形.
∴CD=.
故选:C.
参考答案
1.【解答】解:法一:∵AB=AC=AD,
∴∠ADB=∠ABD,∠ACB=∠ABC,∠ADC=∠ACD,
∵∠BAC=25°,∠CAD=75°,
∴∠ACB=(180°﹣25°)÷2=77.5°,∠DAB=∠DAC+∠CAB=100°,
∠ADC=∠ACD=(180°﹣75°)÷2=52.5°,
∴∠ADB=(180°﹣100°)÷2=40°,
∴∠BDC=∠ADC﹣∠ADB=52.5°﹣40°=12.5°,
∠DCB=∠DCA+∠ACB=52.5°+77.5°=130°,
∴∠DBC=180°﹣∠DCB﹣∠BDC=180°﹣130°﹣12.5°=37.5°.
∴∠BDC=12.5°,∠DBC=37.5°.
2.【解答】解:连接BC,AC,BD,AD,AE,BE,
已知A,B,D,E四点共圆,同弧所对的圆周角相等,因而∠ADB=∠AEB,然后圆同弧对应的“圆内角“大于圆周角,“圆外角“小于圆周角,因而射门点在DE上时角最大,射门点在D点右上方或点E左下方时角度则会更小.
故选:C.
3.【解答】解:连结OP,OQ,OR,如图,
∵R是PQ的中点,
∴OR⊥PQ,
∵OP=OQ,
∴∠POR=∠QOR,
∵PS⊥AB,
∴∠PSO=∠PRO=90°,
∴点P、S、O、R四点在以OP为直径的圆上,
∴∠PSR=∠POR,
同理可得∠QTR=∠QOR,
∴∠PSR=∠QTR,
∴∠RST=∠RTS,
而∠SRT=60°,
∴△RST为等边三角形,
∴∠RST=60°,∠RTS=60°,
∴∠RPO=∠RSO=60°,∠RQO=∠RTO=60°,
∴△OPQ为等边三角形,
∴PQ=OP,
∴AB=2PQ,
∴=.
故答案为.
4.解析:本题主要考查三点共圆判定和相交弦定理。
由PA=PB,∠APB=2∠ACB,可知:A,B,C三点共圆,圆心为P半径为PB。由相交弦定理可知:AD·DC=(PB+PD)(PB-PD)=7
5.【解答】解:设线段BA的中点为E,
∵点A(4,0)、B(﹣6,0),∴AB=10,E(﹣1,0).
(1)如答图1所示,过点E在第二象限作EP⊥BA,且EP=AB=5,则易知△PBA为等腰直角三角形,∠BPA=90°,PA=PB=;
以点P为圆心,PA(或PB)长为半径作⊙P,与y轴的正半轴交于点C,
∵∠BCA为⊙P的圆周角,
∴∠BCA=∠BPA=45°,即则点C即为所求.
过点P作PF⊥y轴于点F,则OF=PE=5,PF=1,
在Rt△PFC中,PF=1,PC=,由勾股定理得:CF==7,
∴OC=OF+CF=5+7=12,
∴点C坐标为(0,12);
(2)如答图2所示,在第3象限可以参照(1)作同样操作,同理求得y轴负半轴上的点C坐标为(0,﹣12).
综上所述,点C坐标为(0,12)或(0,﹣12).
故答案为:(0,12)或(0,﹣12).
6.【解答】解:∵Rt△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4,
∴AB==5,
以D为圆心,AD的长为半径画⊙D,
①如图1,当⊙D与BC相切时,DE⊥BC时,
设AD=x,则DE=AD=x,BD=AB﹣AD=5﹣x,
∵∠BED=∠C=90°,∠B是公共角,
∴△BDE∽△BAC,
∴,
即,
解得:x=;
②如图2,当⊙D与BC相交时,若交点为B或C,则AD=AB=,
∴AD的取值范围是≤AD<.
7.【解答】解:
如图3中,在x轴上方作△OKC,使得△OKC是以OC为斜边的等腰直角三角形,作KE⊥AB于E.
∵OC=2,
∴OK=KC=,
当EK=KC=时,以K为圆心,KC为半径的圆与AB相切,此时m=BC=1+,在AB上只有一个点P满足∠OPC=∠OKC=45°,
当BK=时,在AB上恰好有两个点P满足∠OPC=∠OKC=45°,此时m=BC=2,
综上所述,满足条件的m的值的范围为2≤m<1+.
故答案为2≤m<1+.
8.【解答】解:(1)由旋转的性质可得:∠A1C1B=∠ACB=45°,BC=BC1,
∴∠CC1B=∠C1CB=45°,
∴∠CC1A1=∠CC1B+∠A1C1B=45°+45°=90°.
(2)∵△ABC≌△A1BC1,
∴BA=BA1,BC=BC1,∠ABC=∠A1BC1,
∴,∠ABC+∠ABC1=∠A1BC1+∠ABC1,
∴∠ABA1=∠CBC1,
∴△ABA1∽△CBC1.
∴,
∵S△ABA1=4,
∴S△CBC1=;
(3)①如图1,过点B作BD⊥AC,D为垂足,
∵△ABC为锐角三角形,
∴点D在线段AC上,
在Rt△BCD中,BD=BC×sin45°=,
当P在AC上运动,BP与AC垂直的时候,△ABC绕点B旋转,使点P的对应点P1在线段AB上时,EP1最小,最小值为:EP1=BP1﹣BE=BD﹣BE=﹣2;
②当P在AC上运动至点C,△ABC绕点B旋转,使点P的对应点P1在线段AB的延长线上时,EP1最大,最大值为:EP1=BC+BE=2+5=7.
9.【解答】解:(1)令y=0,即=0,
解得x1=﹣4,x2=2,
∴A、B点的坐标为A(﹣4,0)、B(2,0).
(2)抛物线y=的对称轴是直线x=﹣=﹣1,
即D点的横坐标是﹣1,
S△ACB=AB•OC=9,
在Rt△AOC中,AC===5,
设△ACD中AC边上的高为h,则有AC•h=9,解得h=.
如答图1,在坐标平面内作直线平行于AC,且到AC的距离=h=,这样的直线有2条,分别是l1和l2,则直线与对称轴x=﹣1的两个交点即为所求的点D.
设l1交y轴于E,过C作CF⊥l1于F,则CF=h=,
∴CE==.
设直线AC的解析式为y=kx+b,将A(﹣4,0),C(0,3)坐标代入,
得到,解得,
∴直线AC解析式为y=x+3.
直线l1可以看做直线AC向下平移CE长度单位(个长度单位)而形成的,
∴直线l1的解析式为y=x+3﹣=x﹣.
则D1的纵坐标为×(﹣1)﹣=,∴D1(﹣1,).
同理,直线AC向上平移个长度单位得到l2,可求得D2(﹣1,)
综上所述,D点坐标为:D1(﹣1,),D2(﹣1,).
(3)如答图2,以AB为直径作⊙F,圆心为F.过E点作⊙F的切线,这样的切线有2条.
连接FM,过M作MN⊥x轴于点N.
∵A(﹣4,0),B(2,0),
∴F(﹣1,0),⊙F半径FM=FB=3.
又∵E(4,0),
∴FE=5,
在Rt△MEF中,ME==4,sin∠MFE=,cos∠MFE=.
在Rt△FMN中,MN=MF•sin∠MFE=3×=,
FN=MF•cos∠MFE=3×=,则ON=,
∴M点坐标为(,)
直线l过M(,),E(4,0),
设直线l的解析式为y=kx+b,则有
,解得,
所以直线l的解析式为y=x+3.
同理,可以求得另一条切线的解析式为y=x﹣3.
综上所述,直线l的解析式为y=x+3或y=x﹣3.
10.【解答】解:(1)直线解析式为y=x+2,令x=0,则y=2,
∴A(0,2),
∵抛物线y=x2+bx+c的图象过点A(0,2),E(﹣1,0),
∴,
解得.
∴抛物线的解析式为:y=x2+x+2.
(2)∵直线y=x+2分别交x轴、y轴于点P、点A,
∴P(6,0),A(0,2),
∴OP=6,OA=2.
∵AC⊥AB,OA⊥OP,
∴Rt△OCA∽Rt△OAP,∠OAC=∠OPA,
∴,
∴OC=,
又C点在x轴负半轴上,
∴点C的坐标为C(,0).
(3)抛物线y=x2+x+2与直线y=x+2交于A、B两点,
令x2+x+2=x+2,
解得x1=0,x2=,
∴B(,).
如答图①所示,过点B作BD⊥x轴于点D,
则D(,0),BD=,DP=6﹣=.
点M在坐标轴上,且△MAB是直角三角形,有以下几种情况:
①当点M在x轴上,且BM⊥AB,如答图①所示.
设M(m,0),则MD=﹣m.
∵BM⊥AB,BD⊥x轴,∴,
即,
解得m=,
∴此时M点坐标为(,0);
②当点M在x轴上,且BM⊥AM,如答图①所示.
设M(m,0),则MD=﹣m.
∵BM⊥AM,易知Rt△AOM∽Rt△MDB,
∴,即,
化简得:m2﹣m+=0,
解得:m1=,m2=,
∴此时M点坐标为(,0),(,0);
(说明:此时的M点相当于以AB为直径的圆与x轴的两个交点)
③当点M在y轴上,且BM⊥AM,如答图②所示.
此时M点坐标为(0,);
④当点M在y轴上,且BM′⊥AB,如答图②所示.
设M′(0,m),则AM=2﹣=,BM=,MM′=﹣m.
易知Rt△ABM∽Rt△BM′M,
∴,即,
解得m=,
∴此时M′点坐标为(0,).
综上所述,除点C外,在坐标轴上存在点M,使得△MAB是直角三角形.
符合条件的点M有5个,其坐标分别为:(,0)、(,0)、(,0)、(0,)或(0,).
11.【解答】解:(1)①作AD的垂直平分线交BC于点P,如图①,
则PA=PD.
∴△PAD是等腰三角形.
∵四边形ABCD是矩形,
∴AB=DC,∠B=∠C=90°.
∵PA=PD,AB=DC,
∴Rt△ABP≌Rt△DCP(HL).
∴BP=CP.
∵BC=4,
∴BP=CP=2.
②以点D为圆心,AD为半径画弧,交BC于点P′,如图①,
则DA=DP′.
∴△P′AD是等腰三角形.
∵四边形ABCD是矩形,
∴AD=BC,AB=DC,∠C=90°.
∵AB=3,BC=4,
∴DC=3,DP′=4.
∴CP′==.
∴BP′=4﹣.
③点A为圆心,AD为半径画弧,交BC于点P″,如图①,
则AD=AP″.
∴△P″AD是等腰三角形.
同理可得:BP″=.
综上所述:在等腰三角形△ADP中,
若PA=PD,则BP=2;
若DP=DA,则BP=4﹣;
若AP=AD,则BP=.
(2)∵E、F分别为边AB、AC的中点,
∴EF∥BC,EF=BC.
∵BC=12,
∴EF=6.
以EF为直径作⊙O,过点O作OQ⊥BC,垂足为Q,连接EQ、FQ,如图②.
∵AD⊥BC,AD=6,
∴EF与BC之间的距离为3.
∴OQ=3
∴OQ=OE=3.
∴⊙O与BC相切,切点为Q.
∵EF为⊙O的直径,
∴∠EQF=90°.
过点E作EG⊥BC,垂足为G,如图②.
∵EG⊥BC,OQ⊥BC,
∴EG∥OQ.
∵EO∥GQ,EG∥OQ,∠EGQ=90°,OE=OQ,
∴四边形OEGQ是正方形.
∴GQ=EO=3,EG=OQ=3.
∵∠B=60°,∠EGB=90°,EG=3,
∴BG=.
∴BQ=GQ+BG=3+.
∴当∠EQF=90°时,BQ的长为3+.
(3)在线段CD上存在点M,使∠AMB=60°.
理由如下:
以AB为边,在AB的右侧作等边三角形ABG,
作GP⊥AB,垂足为P,作AK⊥BG,垂足为K.
设GP与AK交于点O,以点O为圆心,OA为半径作⊙O,
过点O作OH⊥CD,垂足为H,如图③.
则⊙O是△ABG的外接圆,
∵△ABG是等边三角形,GP⊥AB,
∴AP=PB=AB.
∵AB=270,
∴AP=135.
∵ED=285,
∴OH=285﹣135=150.
∵△ABG是等边三角形,AK⊥BG,
∴∠BAK=∠GAK=30°.
∴OP=AP•tan30°
=135×
=45.
∴OA=2OP=90.
∴OH<OA.
∴⊙O与CD相交,设交点为M,连接MA、MB,如图③.
∴∠AMB=∠AGB=60°,OM=OA=90..
∵OH⊥CD,OH=150,OM=90,
∴HM=
=
=30.
∵AE=400,OP=45,
∴DH=400﹣45.
若点M在点H的左边,则DM=DH+HM=400﹣45+30.
∵400﹣45+30>340,
∴DM>CD.
∴点M不在线段CD上,应舍去.
若点M在点H的右边,则DM=DH﹣HM=400﹣45﹣30.
∵400﹣45﹣30<340,
∴DM<CD.
∴点M在线段CD上.
综上所述:在线段CD上存在唯一的点M,使∠AMB=60°,
此时DM的长为(400﹣45﹣30)米.
12.【解答】解:(1)如图,以线段AB为直径的圆与线段CD的交点,或线段CD的中点E就是所勾股点;
(2)∵矩形ABCD中,AB=3,BC=1时,
∴以线段AB为直径的圆与线段CD的交点有两个,加上C、D两点,总共四个点4个;
(3)①如图,当t=4时,PM=8﹣4=4,QN=5﹣4=1,
当∠MHN=90°时,
∵∠MPH=∠HQN=90°,
∴△PMH∽△QHN,
∴PH:QN=PM:HQ,
而PH+HQ=BC=4,
∴PH=2;
当∠H''NM=90°时,设PH=x,那么H''Q=4﹣x
依题意得PM2+PH''2=QN2+H''Q2+MN2,
而MN==5,
∴PH=;
当∠H'MN=90°时,QH'2+QN2﹣(H'P2+PM2)=MN2,
而H'Q=PH'+PQ=PH'+4,
∴PH=3.
∴PH=或PH=2或PH=3.
②当0≤t<4时,有2个勾股点;
当t=4时,有3个勾股点;
当4<t<5时,有4个勾股点;
当t=5时,有2个勾股点;
当5<t<8时,有4个勾股点;
当t=8时,有2个勾股点.
综上所述,当0≤t<4或t=5或t=8时,有2个勾股点;当t=4时,有3个勾股点;当4<t<5或5<t<8时,有4个勾股点.
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