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B,C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°,AB=AC=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y=x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D作DE⊥AC于E,根据等腰直角三角形可计算半径DE的长;
②当D为BC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y=x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OP,PE相切的半圆,如图3,计算边界R=和1时t的值;
ii)当点P在OF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D作DE⊥AC于E, ∵Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC=2,
∴∠C=∠B=45°,
∵CD=1,
∴BD=2﹣1>CD,
∴D到AC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;
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B,C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y=x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D作DE⊥AC于E,根据等腰直角三角形可计算半径DE的长;
②当D为BC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y=x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OP,PE相切的半圆,如图3,计算边界R=和1时t的值;
ii)当点P在OF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D作DE⊥AC于E,
∴∠C=∠B=45°,
∵CD=1,
∴BD=2﹣1>CD,
∴D到AC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D为BC的中点时,BC关于△ABC的内半圆为⊙D,如图2,
∴BD=BC=,
同理可得:BC关于△ABC的内半圆半径DE=1.
(2)过点E作EF⊥OE,与直线y=x交于点F,设点M是OE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OP,PE相切的半圆,如图3,连接PM,
∵直线OF:y=x
∴∠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PM⊥x轴,P的横坐标t=OM=;
如图4,当P与F重合时,M在∠EFO的角平分线上,⊙M分别与OF,FE相切,
此时R=1,P的横坐标t=OE=3;
∴当≤R≤1时,t的取值范围是≤t≤3.
ii)当点P在OF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,
当R=时,如图6,过P作PA⊥x轴于A,N是切点,连接MN,MN⊥PE,此时OM=MN=,ME=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y=x上运动时(P不与O重合),当≤R≤1时,t的取值范围是t≤﹣或t≥.