题目内容

如图,AB为⊙O的直径,AB=4,P为AB上一点,过点P作⊙O的弦CD,设∠BCD=m∠ACD.
(1)已知
1
m
=
2
m+2
,求m的值,及∠BCD、∠ACD的度数各是多少?
(2)当
AP
PB
=
2-
3
2+
3
时,是否存在正实数m,使弦CD最短?如果存在,求出m的值,如果不存在,说明理由;
(3)在(1)的条件下,且
AP
PB
=
1
2
,求弦CD的长.
考点:圆的综合题
专题:
分析:(1)解关系式得出m的值,再利用m求出角的关系进而求出∠BCD、∠ACD的度数.
(2)由所给关系式结合直径求出AP,OP,据使弦CD最短,求出∠BCD、∠ACD的度数,即可求出m的值.
(3)连结AD、BD,先求出AD,BD,AP,BP的长度,利用△APC∽△DPB和△CPB∽△APD得出比例关系式,利用比例关系式结合勾股定理求出CP,PD,即可求出CD.
解答:解:(1)由
1
m
=
2
m+2
,
解得 m=2,
如图1,连结AD、BD.

∵AB是⊙O的直径
∴∠ACB=90°,∠ADB=90°
又∵∠BCD=2∠ACD,∠ACB=∠BCD+∠ACD
∴∠ACD=30°,∠BCD=60°                 
(2)如图2,连结OD.

∵
AP
PB
=
2-
3
2+
3
,AB=4,
∴
AP
4-AP
=
2-
3
2+
3
,则(2+
3
)AP=4(2-
3
)-(2-
3
)AP
,
解得AP=2-
3

∴OP=2-AP=
3

要使CD最短,则CD⊥AB于P
∴cos∠POD=
OP
OD
=
3
2
,
∴∠POD=30°
∴∠ACD=15°,∠BCD=75°
∴∠BCD=5∠ACD
∴m=5,
故存在这样的m值,且m=5                             
(3)如图3,连结AD、BD.

由(1)可得∠ABD=∠ACD=30°,AB=4
∴AD=2,BD=2
3
,
∵
AP
PB
=
1
2
,
∴AP=
4
3
,BP=
8
3
,
∵∠APC=∠DPB,∠ACD=∠ABD
∴△APC∽△DPB
∴
AC
DB
=
AP
DP
=
PC
BP
,
∴AC•DP=AP•DB=
4
3
•2
3
=
8
3
3
①,
PC•DP=AP•BP=
2
3
•
8
3
=
16
9
②
同理△CPB∽△APD
∴
BP
DP
=
BC
AD
,
∴BC•DP=BP•AD=
8
3
•2=
16
3
③,
由①得AC=
8
3
3DP
,由③得BC=
16
3DP

∴AC:BC=
8
3
3
:
16
3
=
3
2
,
在△ABC中,AB=4,
∴(
8
3
3DP
)2+(
16
3DP
)2=42
,
∴DP=
2
7
3

由②PC•DP=PC•
2
7
3
=
16
9
,得PC=
8
7
21
,
∴DC=CP+PD=
8
7
21
+
2
7
3
=
22
7
21
.
点评:本题主要考查了圆的综合题,解题的关键是在圆中结合三角形相似得出比例关系式,运用比例关系式求出比段之间的关系.
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