题目内容

设边长为2a的正方形的中心A在直线l上,它的一组对边垂直于直线l,半径为r的⊙O的圆心O在直线l上运动,点A、O间距离为d.
(1)如图①,当r<a时,根据d与a、r之间关系,将⊙O与正方形的公共点个数填入下表:
d、a、r之间的关系 公共点的个数
 d>a+r  
 d=a+r  
 a-r<d<a+r  
 d=a-r  
 d<a-r  
所以,当r<a时,⊙O与正方形的公共点的个数可能有
 
个;
(2)如图②,当r=a时,根据d与a、r之间关系,将⊙O与正方形的公共点个数填入下表:
 d、a、r之间的关系 公共点的个数 
 d>a+r  
 d=a+r  
 a≤d<a+r  
 d<a  
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所以,当r=a时,⊙O与正方形的公共点个数可能有
 
个;
(3)如图③,当⊙O与正方形有5个公共点时,试说明r=
5
4
a.
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分析:(1)当r<a时,通过⊙O向左平移,得到⊙O与正方形的公共点的个数.
(2)当r=a时,正方形固定,把⊙O向左平移得到⊙O与正方形的公共点的个数.
(3)根据⊙O与正方形有5个公共点,在图③构成直角三角形,利用勾股定理计算得到r与a的关系.
解答:解:(1)
d、a、r之间的关系 公共点的个数
 d>a+r  0
 d=a+r  1
 a-r<d<a+r  2
 d=a-r  1
 d<a-r  0
所以,当r<a时,⊙O与正方形的公共点的个数可能有0、1、2个;

(2)
 d、a、r之间的关系 公共点的个数 
 d>a+r  0
 d=a+r  1
 a≤d<a+r  2
 d<a  4
所以,当r=a,⊙O与正方形的公共点个数可能有0、1、2、4个;
(3)如图所示,连接OC.
则OE=OC=r,OF=EF-OE=2a-r.
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在Rt△OCF中,由勾股定理得:
OF2+FC2=OC2
即(2a-r)2+a2=r.2
4a2-4ar+r2+a2=r2
5a2=4ar
5a=4r
∴r=
5
4
a.
点评:本题考查的是直线与圆的位置关系,(1)根据r<a,当正方形固定,把⊙O向左平移时,得到圆与正方形的公共点的个数.(2)当r=a时,把正方形固定,⊙O向左平移,得到圆与正方形的公共点的个数.(3)利用勾股定理计算求出r与a的关系.
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