题目内容

如图1,直角梯形OABC中,BC∥OA,OA=6,BC=2,∠BAO=45°. 
 
(1)OC的长为
 
; 
(2)D是OA上一点,以BD为直径作⊙M,⊙M交AB于点Q.当⊙M与y轴相切时,sin∠BOQ=
 
; 
(3)如图2,动点P以每秒1个单位长度的速度,从点O沿线段OA向点A运动;同时动点D以相同的速度,从点B沿折线B-C-O向点O运动.当点P到达点A时,两点同时停止运动.过点P作直线PE∥OC,与折线O-B-A交于点E.设点P运动的时间为t(秒).求当以B、D、E为顶点的三角形是直角三角形时点E的坐标.
考点:圆的综合题,勾股定理,矩形的判定与性质,圆周角定理,切线的性质,平行线分线段成比例,相似三角形的判定与性质,锐角三角函数的定义
专题:综合题,分类讨论
分析:(1)过点B作BH⊥OA于H,如图1(1),易证四边形OCBH是矩形,从而有OC=BH,只需在△AHB中运用三角函数求出BH即可.
(2)过点B作BH⊥OA于H,过点G作GF⊥OA于F,过点B作BR⊥OG于R,连接MN、DG,如图1(2),则有OH=2,BH=4,MN⊥OC.设圆的半径为r,则MN=MB=MD=r.在Rt△BHD中运用勾股定理可求出r=2,从而得到点D与点H重合.易证△AFG∽△ADB,从而可求出AF、GF、OF、OG、OB、AB、BG.设OR=x,利用BR2=OB2-OR2=BG2-RG2可求出x,进而可求出BR,在Rt△ORB中运用三角函数就可解决问题.
(3)由于△BDE的直角不确定,故需分情况讨论,可分三种情况(①∠BDE=90°,②∠BED=90°,③∠DBE=90°)讨论,然后运用相似三角形的性质及三角函数等知识建立关于t的方程就可解决问题.
解答:解:(1)过点B作BH⊥OA于H,如图1(1),
则有∠BHA=90°=∠COA.
∴OC∥BH.
∵BC∥OA,
∴四边形OCBH是矩形.
∴OC=BH,BC=OH.
∵OA=6,BC=2,
∴AH=0A-OH=OA-BC=6-2=4.
∵∠BHA=90°,∠BAO=45°,
∴tan∠BAH=
BH
HA
=1.
∴BH=HA=4.
∴OC=BH=4.
故答案为:4.

(2)过点B作BH⊥OA于H,过点G作GF⊥OA于F,过点B作BR⊥OG于R,
连接MN、DG,如图1(2).
由(1)得OH=2,BH=4.
∵OC与⊙M相切于N,
∴MN⊥OC.
设圆的半径为r,则MN=MB=MD=r.
∵BC⊥OC,OA⊥OC,
∴BC∥MN∥OA.
∵BM=DM,∴CN=ON.
∴MN=
1
2
(BC+OD).
∴OD=2r-2.
∴DH=
.
OD-OH
.
=
.
2r-4
.
.
在Rt△BHD中,
∵∠BHD=90°,∴BD2=BH2+DH2.
∴(2r)2=42+(2r-4)2.
解得:r=2.
∴DH=0,即点D与点H重合.
∴BD⊥0A,BD=AD.
∵BD是⊙M的直径,
∴∠BGD=90°,即DG⊥AB.
∴BG=AG.
∵GF⊥OA,BD⊥OA,
∴GF∥BD.
∴△AFG∽△ADB.
∴
AF
AD
=
GF
BD
=
AG
AB
=
1
2
.
∴AF=
1
2
AD=2,GF=
1
2
BD=2.
∴OF=4.
∴OG=
OF2+GF2
=
42+22
=2
5
.
同理可得:OB=2
5
,AB=4
2
.
∴BG=
1
2
AB=2
2
.
设OR=x,则RG=2
5
-x.
∵BR⊥OG,
∴∠BRO=∠BRG=90°.
∴BR2=OB2-OR2=BG2-RG2.
∴(2
5
)2-x2=(2
2
)2-(2
5
-x)2.
解得:x=
8
5
5
.
∴BR2=OB2-OR2=(2
5
)2-(
8
5
5
)2=
36
5
.
∴BR=
6
5
5
.
在Rt△ORB中,
sin∠BOR=
BR
OB
=
6
5
5
2
5
=
3
5
.
故答案为:
3
5
.

(3)①当∠BDE=90°时,点D在直线PE上,如图2.
此时DP=OC=4,BD+OP=BD+CD=BC=2,BD=t,OP=t.
则有2t=2.
解得:t=1.
则OP=CD=DB=1.
∵DE∥OC,
∴△BDE∽△BCO.
∴
DE
OC
=
BD
BC
=
1
2
.
∴DE=2.
∴EP=2.
∴点E的坐标为(1,2).
②当∠BED=90°时,如图3.
∵∠DBE=OBC,∠DEB=∠BCO=90°,
∴△DBE∽△OBC.
∴
BE
BC
=
DB
OB
.
∴
BE
2
=
t
2
5
.
∴BE=
5
5
t.
∵PE∥OC,
∴∠OEP=∠BOC.
∵∠OPE=∠BCO=90°,
∴△OPE∽△BCO.
∴
OE
OB
=
OP
BC
.
∴
OE
2
5
=
t
2
.
∴OE=
5
t.
∵OE+BE=OB=2
5
,
∴
5
t+
5
5
t=2
5
.
解得:t=
5
3
.
∴OP=
5
3
,OE=
5
5
3
.
∴PE=
OE2-OP2
=
10
3
.
∴点E的坐标为(
5
3
,
10
3
).
③当∠DBE=90°时,如图4.
此时PE=PA=6-t,OD=OC+BC-t=6-t.
则有OD=PE,EA=
PE2+PA2
=
2
(6-t)=6
2
-
2
t.
∴BE=BA-EA=4
2
-(6
2
-
2
t)=
2
t-2
2
.
∵PE∥OD,OD=PE,∠DOP=90°,
∴四边形ODEP是矩形.
∴DE=OP=t,DE∥OP.
∴∠BED=∠BAO=45°.
在Rt△DBE中,
cos∠BED=
BE
DE
=
2
2
.
∴DE=
2
BE.
∴t=
2
(
2
t-2
2
)=2t-4.
解得:t=4.
∴OP=4,PE=6-4=2.
∴点E的坐标为(4,2).
综上所述:当以B、D、E为顶点的三角形是直角三角形时点E的坐标为(1,2)、(
5
3
,
10
3
)、(4,2).
点评:本题考查了圆周角定理、切线的性质、相似三角形的判定与性质、三角函数的定义、平行线分线段成比例、矩形的判定与性质、勾股定理等知识,还考查了分类讨论的数学思想,有一定的综合性.
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