题目内容
19.在等腰梯形ABCD中,AD∥BC,AD=2,建立如图所示的平面直角坐标系,已知A(0,2$\sqrt{3}$),B(-2,0).(1)分别写出C、D两点的坐标:C(4,0)、D(2,2$\sqrt{3}$);
(2)若动点O1在线段CD上运动(O1不与端点C、D重合),以O1C为半径作圆.
①如图1,以CD为直径的⊙O1交BC于点E,试求线段CE的长,并判断此时⊙O1与y轴的位置关系;
②如图2,若点F为AB中点,设点O1(a,b),试探索:点O1在线段CD上运动过程中,当⊙O1与直线EF相离时,求a的取值范围.
分析 (1)作DH⊥BC于H,如图1,根据等腰梯形的性质得CE=OB=2,DE=OA=2$\sqrt{3}$,则OC=OE+EC=4,于是可得到C点和D点坐标;
(2)①根据圆周角定理得∠DEC=90°,即DE⊥OC,再根据等腰直角梯形的性质得CE=OB=2;作O1N⊥AO于N,如图1,易得O1N为梯形AOCD的中位线,于是可计算出O1N=$\frac{1}{2}$(AD+OC)=3,然后根据直线与圆的位置关系可判断⊙O1与y轴相离;
②先利用勾股定理计算出AB=4,根据含30度的直角三角形三边的关系得到∠BAO=30°,∠ABO=60°,则BF=2,再证明△ABO≌△EBF得到∠BAO=∠BEF=30°;连结O1E,作O1Q⊥CE于Q,如图2,接着证明EF与⊙O1相切,并求出此时O1的横坐标为(3,1),于是可说明当a=3时,⊙O1与直线EF相切,所以当3<a<4时,⊙O1与直线EF相离.
解答 解:(1)作DH⊥BC于H,如图1,
∵A(0,2$\sqrt{3}$),B(-2,0),
∴OB=2,OA=2$\sqrt{3}$,
∵梯形ABCD为等腰梯形,
∴CE=OB=2,DE=OA=2$\sqrt{3}$,
而AD=2,
∴OC=OE+EC=4,
∴C(4,0),D(2,2$\sqrt{3}$);
故答案为:4,0;2,2$\sqrt{3}$;
(2)①∵CD为直径,
∴∠DEC=90°,
∴DE⊥OC,
∴CE=OB=2;
作O1N⊥AO于N,如图1,
∵点O1为CD的中点,
∴O1N为梯形AOCD的中位线,![]()
∴O1N=$\frac{1}{2}$(AD+OC)=$\frac{1}{2}$×(2+4)=3,
∴O1N>$\frac{1}{2}$CD,
∴⊙O1与y轴相离;
②在Rt△ABO中,∵OB=2,OA=2$\sqrt{3}$,
∴AB=$\sqrt{O{A}^{2}+O{B}^{2}}$=4,
∴∠BAO=30°,∠ABO=60°,
∵点F为AB中点,
∴BF=2,
在△ABO和△EBF中,
$\left\{\begin{array}{l}{BO=BF}\\{∠ABO=∠EBO}\\{BA=BE}\end{array}\right.$,
∴△ABO≌△EBF,
∴∠BAO=∠BEF=30°,
连结O1E,作O1Q⊥CE于Q,如图2,
∵∠DCE=∠ABO=60°,O1E=O1C,
∴△O1EC为等边三角形,
∴∠O1EC=60°,CE=O1C,
∴∠O1EF=180°-∠BEF-∠O1EC=90°,
∴EF与⊙O1相切,
∵O1Q⊥CE于Q,
∴EQ=CQ=$\frac{1}{2}$EC=1,
∴此时O1的横坐标为(3,1),
即a=3时,⊙O1与直线EF相切,
∴当3<a<4时,⊙O1与直线EF相离.
点评 本题考查了圆的综合题:熟练掌握圆周角定理、直线与圆的位置关系和等腰梯形的性质;会运用三角形全等证明角相等的问题;记住含30度的直角三角形三边的关系.