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圆中的动点问题

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点在圆弧上运动

如图1所示,扇形OAB的半径OA=3,圆心角∠AOB=90°,点C是弧AB上异于A,B的动点,过点C作CDOA于点D,作CEOB于点E,连结DE,点G,H在线段DE上,且DG=GH=HE.

求证:CD2+3CH2是定值.

题中半径不变,DG,GH和HE之间的等量关系不变,可过点H作HFCD于点F,构造相似三角形,应用相似及勾股定理等知识用CD2来表示CH2,求出CD2+3CH2是一个定值.

连结OC,易证四边形ODCE为矩形,所以DE=OC=OA=3. 所以DH=2. 过点H作HFCD于点F,因为ECCD,所以HF∥EC. 所以DHF∽DEC.所以==. 所以DF=CD,CF=CD-FD=CD. 在RtCHF中,CH2=HF2+CF2=HF 2+CD2;在RtHFD中,HF 2=DH2-DF2=4-CD2,所以CH2=4-CD2. 所以CD2+3CH2=CD2+34-CD2=12,即CD2+3CH2是定值.

如图2所示,AB为O的直径,OC=4,∠OAC=60°,一动点M从点A出发,在O上按逆时针方向运动,当SMAO=SCOA时,求动点M所经过的弧长.

要使得SMAO=SCOA,MAO与COA就必须同底等高,因此先要确定满足条件的点M,再确定弧AM所对的圆心角的大小,这样就可以求出动点M经过的弧长.

(1)作点C关于直径AB的对称点M1,连结AM1,OM1. 易得S=S,∠AOM1=60°,所以l=·60=π. 所以当点M运动到M1时,SMAO=SCOA,此时点M经过的弧长为π.

(2)过点M1作M1M2∥AB交O于点M2,连结AM2,OM2,易得S=S,所以∠AOM1=∠M1OM2=∠BOM2=60°. 所以l=π·2=π或l=·120=π. 所以,当点M运动到M时,SMAO=SCOA,此时点M经过的弧长为π.

(3)过点C作CM3∥AB交O于点M3,连结AM3,OM3,易得S=S,且∠BOM3=60°. 所以l=·240=π或l=π·2=π. 所以当点M运动到M3时,SMAO=SCOA,此时点M经过的弧长为π.

(4)当点M运动到点C时,SMAO=SCOA,此时点M经过的弧长为·300=π或π+π=π.

点在线段上运动

如图3所示,ABC内接于O,∠B=90°,AB=BC,点D是O上与点B关于圆心O成中心对称的点,点P是BC边上一点,连结AD,DC,AP,已知AB=8,CP=2,点Q是线段AP上一动点,连结BQ并延长交四边形ABCD的一边于点R,且满足AP=BR,则的值为______.

研究点Q,R的运动过程发现,随着点Q在线段AP上运动,点R也在四边形ABCD边上运动,即落在四边形ABCD的边AD或边CD上,可画出图形,再应用全等、相似等知识求出的值.

(1)当点R在AD边上时,如图4所示,由题意可知四边形ABCD是正方形,因为BP=BC-PC=6,AB=8,所以AP==10.

易证ABP≌BAR,所以AR=BP,BR=AP=10.

又AQR≌PQB,所以BQ=QR. 所以的值为1.

(2)当点R在CD边上时,如图5所示,易证ABP≌BCR,所以∠BPA=∠CRB,BR=AP=10.

又∠PBQ=∠RBC,所以BPQ∽BRC . 所以=.

又BP=6, BR=10,BC=8,所以BQ==4.8,QR=5.2.

所以的值为.

综上所述,的值为1或.