题目内容

4.如图,在单位长度为1的正方形网格中,一段圆弧经过格点A、B、C.
(1)画出该圆弧所在圆的圆心D的位置(不用写作法,保留作图痕迹),并连接AD、CD.
(2)请在(1)的基础上,以点O为原点、水平方向所在直线为x轴、竖直方向所在直线为y轴,建立平面直角坐标系,完成下列问题:
①⊙D的半径为2$\sqrt{5}$(结果保留根号);
②若用扇形ADC围成一个圆锥的侧面,则该圆锥的底面圆半径是$\frac{\sqrt{5}}{2}$;
③若E(7,0),试判断直线EC与⊙D的位置关系并说明你的理由.

分析 (1)根据题意建立平面直角坐标系,然后作出弦AB的垂直平分线,以及BC的垂直平分线,两直线的交点即为圆心D,连接AD,CD;
(2)①根据第一问画出的图形即可得出C及D的坐标;
②在直角三角形AOD中,由OA及OD的长,利用勾股定理求出AD的长,即为圆O的半径;
③直线CE与圆O的位置关系是相切,理由为:由圆的半径得出DC的长,在直角三角形CEF中,由CF及FE的长,利用勾股定理求出CE的长,再由DE的长,利用勾股定理的逆定理得出三角形DCE为直角三角形,即EC垂直于DC,可得出直线CE为圆O的切线.

解答 解:(1)根据题意画出相应的图形,如图所示:


(2)①在Rt△AOD中,OA=4,OD=2,
根据勾股定理得:AD=$\sqrt{O{A}^{2}+O{D}^{2}}$=2$\sqrt{5}$,
则⊙D的半径为2$\sqrt{5}$;
②AC=$\sqrt{{2}^{2}+{6}^{2}}$=2$\sqrt{10}$,CD=2$\sqrt{5}$,
AD2+CD2=AC2,
∴∠ADC=90°.
扇形ADC的弧长=$\frac{90π×2\sqrt{5}}{180}$=$\sqrt{5}$π,
圆锥的底面的半径=$\frac{\sqrt{5}}{2}$;
③直线EC与⊙D的位置关系为相切,
理由为:在Rt△CEF中,CF=2,EF=1,
根据勾股定理得:CE=$\sqrt{C{F}^{2}+E{F}^{2}}$=$\sqrt{5}$,
在△CDE中,CD=2$\sqrt{5}$,CE=$\sqrt{5}$,DE=5,
∵CE2+CD2=($\sqrt{5}$)2+(2$\sqrt{5}$)2=5+20=25,DE2=25,
∴CE2+CD2=DE2,
∴△CDE为直角三角形,即∠DCE=90°,
则CE与圆D相切.

点评 此题考查了直线与圆的位置关系,涉及的知识有:坐标与图形性质,垂径定理,勾股定理及逆定理,切线的判定,利用了数形结合的思想,根据题意画出相应的图形是解本题的关键.

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