若点M是边BC上的一个定点,且以M为圆心的半圆上的所有点都在△ABC的内部或边上,则称这样的半圆为BC边上的点M关于△ABC的内半圆

28.对于给定的△ABC,我们给出如下定义:
若点M是边BC上的一个定点,且以M为圆心的半圆上的所有点都在△ABC的内部或边上,则称这样的半圆为BC边上的点M关于△ABC的内半圆,并将半径最大的内半圆称为点M关于△ABC的最大内半圆.
若点M是边BC上的一个动点(M不与BC重合),则在所有的点M关于△ABC的最大内半圆中,将半径最大的内半圆称为BC关于△ABC的内半圆.
 
(1)在Rt△ABC中,∠BAC=90°,ABAC=2,
①如图1,点D在边BC上,且CD=1,直接写出点D关于△ABC的最大内半圆的半径长;
②如图2,画出BC关于△ABC的内半圆,并直接写出它的半径长;
(2)在平面直角坐标系xOy中,点E的坐标为(3,0),点P在直线yx上运动(P不与O重合),将OE关于△OEP的内半圆半径记为R,当R≤1时,求点P的横坐标t的取值范围.
分析】(1)①与AC相切时,半径最大,所以过DDEACE,根据等腰直角三角形可计算半径DE的长;
②当DBC的中点时,BC关于△ABC的内半圆为⊙D,如图2,根据等腰直角三角形可计算半径DE的长;
(2)先根据直线yx确定与x轴交角为30°,分三种情况:
i)当点P在线段OF上运动时(P不与O重合),OE关于△OEP的内半圆是以M为圆心,分别与OPPE相切的半圆,如图3,计算边界R和1时t的值;
ii)当点POF的延长线上运动时,OE关于△OEP的内半圆是以M为圆心,经过点E且与OP相切的半圆,如图5.
iii)当点P 在OF的反向延长上运动时(P不与O重合),OE关于△OEP的内半圆是以M为圆心,经过点O且与EP相切的半圆,先确定半径都是小于1,再计算当R时,如图6,此时对应的t值,可解答

解答】解:(1)①如图1,过DDEACE
 
∵Rt△ABC中,∠BAC=90°,ABAC=2,
∴∠C=∠B=45°,
CD=1,
BD=2﹣1>CD
DAC的距离小于到AB的距离,
∵△DEC是等腰直角三角形,
DE
即点D关于△ABC的最大内半圆的半径长是

 

②当DBC的中点时,BC关于△ABC的内半圆为⊙D,如图2,

 

BDBC
同理可得:BC关于△ABC的内半圆半径DE=1.
(2)过点EEFOE,与直线yx交于点F,设点MOE上的动点,
i)当点P在线段OF上运动时(P不与O重合),OE关于△OEP的内半圆是以M为圆心,分别与OPPE相切的半圆,如图3,连接PM

 

∵直线OFyx
∴∠FOE=30°
由(1)可知:当M为线段中点时,存在OE关于△OEP的内半圆,
∴当R时,如图3,DM,此时PMx轴,P的横坐标tOM
如图4,当PF重合时,M在∠EFO的角平分线上,⊙M分别与OFFE相切,

 

此时R=1,P的横坐标tOE=3;
∴当R≤1时,t的取值范围是t≤3.

ii)当点POF的延长线上运动时,OE关于△OEP的内半圆是以M为圆心,经过点E且与OP相切的半圆,如图5.

 

∴当 R=1 时,t的取值范围是t≥3.

iii)当点P 在OF的反向延长上运动时(P不与O重合),OE关于△OEP的内半圆是以M为圆心,经过点O且与EP相切的半圆,如图6.

 

∵∠FOE=∠OPE+∠OEP=30°,
∴∠OEP<30°,
OM<1,
R时,如图6,过PPAx轴于AN是切点,连接MNMNPE,此时OMMNME=3﹣
EN
Rt△OPA中,∠POA=30°,OA=﹣t
PA=﹣t
∵∠ENM=∠EAP=90°,∠MEN=∠AEP
∴△EMN∽△EPA
,即
解得:t=﹣
∴当R<1时,t的取值范围是t≤﹣
综上,点P在直线yx上运动时(P不与O重合),当R≤1时,t的取值范围是t≤﹣t

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