题目内容
8.问题背景:如图①,在四边形ADBC中,∠ACB=∠ADB=90°,AD=BD,探究线段AC,BC,CD之间的数量关系.
小吴同学探究此问题的思路是:将△BCD绕点D,逆时针旋转90°到△AED处,点B,C分别落在点A,E处(如图②),易证点C,A,E在同一条直线上,并且△CDE是等腰直角三角形,所以CE=$\sqrt{2}$CD,从而得出结论:AC+BC=$\sqrt{2}$CD.
简单应用:
(1)在图①中,若AC=$\sqrt{2}$,BC=2$\sqrt{2}$,则CD=3.
(2)如图③,AB是⊙O的直径,点C、D在⊙上,$\widehat{AD}$=$\widehat{BD}$,若AB=13,BC=12,求CD的长.
拓展规律:
(3)如图④,∠ACB=∠ADB=90°,AD=BD,若AC=m,BC=n(m<n),求CD的长(用含m,n的代数式表示)
(4)如图⑤,∠ACB=90°,AC=BC,点P为AB的中点,若点E满足AE=$\frac{1}{3}$AC,CE=CA,点Q为AE的中点,则线段PQ与AC的数量关系是$\sqrt{2}$PQ=$\frac{1+\sqrt{35}}{6}$AC或$\sqrt{2}$PQ=$\frac{\sqrt{35}-1}{6}$AC.
分析 (1)由题意可知:AC+BC=$\sqrt{2}$CD,所以将AC与BC的长度代入即可得出CD的长度;
(2)连接AC、BD、AD即可将问题转化为第(1)问的问题,利用题目所给出的证明思路即可求出CD的长度;
(3)以AB为直径作⊙O,连接OD并延长交⊙O于点D1,由(2)问题可知:AC+BC=$\sqrt{2}$CD1;又因为CD1=D1D,所以利用勾股定理即可求出CD的长度;
(4)根据题意可知:点E的位置有两种,分别是当点E在直线AC的右侧和当点E在直线AC的左侧时,连接CQ、CP后,利用(2)和(3)问的结论进行解答.
解答 解:(1)由题意知:AC+BC=$\sqrt{2}$CD,
∴$\sqrt{2}$+2$\sqrt{2}$=$\sqrt{2}$CD,
∴CD=3;
(2)连接AC、BD、AD,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ADB=∠ACB=90°,
∵$\widehat{AD}=\widehat{BD}$,
∴AD=BD,
将△BCD绕点D,逆时针旋转90°到△AED处,如图③,
∴∠EAD=∠DBC,
∵∠DBC+∠DAC=180°,
∴∠EAD+∠DAC=180°,
∴E、A、C三点共线,
∵AB=13,BC=12,
∴由勾股定理可求得:AC=5,
∵BC=AE,
∴CE=AE+AC=17,
∵∠EDA=∠CDB,
∴∠EDA+∠ADC=∠CDB+∠ADC,
即∠EDC=∠ADB=90°,
∵CD=ED,
∴△EDC是等腰直角三角形,
∴CE=$\sqrt{2}$CD,
∴CD=$\frac{17\sqrt{2}}{2}$;
(3)
以AB为直径作⊙O,连接OD并延长交⊙O于点D1,
连接D1A,D1B,D1C,如图④
由(2)的证明过程可知:AC+BC=$\sqrt{2}$D1C,
∴D1C=$\frac{\sqrt{2}(m+n)}{2}$,
又∵D1D是⊙O的直径,
∴∠DCD1=90°,
∵AC=m,BC=n,
∴由勾股定理可求得:AB2=m2+n2,
∴D1D2=AB2=m2+n2,
∵D1C2+CD2=D1D2,
∴CD=m2+n2-$\frac{(m+n)^{2}}{2}$=$\frac{(m-n)^{2}}{2}$,
∵m<n,
∴CD=$\frac{\sqrt{2}(n-m)}{2}$;
(4)当点E在直线AC的左侧时,如
图⑤,
连接CQ,PC,
∵AC=BC,∠ACB=90°,
点P是AB的中点,
∴AP=CP,∠APC=90°,
又∵CA=CE,点Q是AE的中点,
∴∠CQA=90°,
设AC=a,
∵AE=$\frac{1}{3}$AC,
∴AE=$\frac{1}{3}$a,
∴AQ=$\frac{1}{2}$AE=$\frac{1}{6}a$,
由勾股定理可求得:CQ=$\frac{\sqrt{35}}{6}$a,
由(2)的证明过程可知:AQ+CQ=$\sqrt{2}$PQ,
∴$\sqrt{2}$PQ=$\frac{1}{6}$a+$\frac{\sqrt{35}}{6}$a,
∴$\sqrt{2}$PQ=$\frac{1+\sqrt{35}}{6}$AC;
当点E在直线AC的右侧时,如图⑥,
连接CQ、CP,
同理可知:∠AQC=∠APC=90°,
设AC=a,
∴AQ=$\frac{1}{2}$AE=$\frac{1}{6}a$,
由勾股定理可求得:CQ=$\frac{\sqrt{35}}{6}$a,
由(3)的结论可知:PQ=$\frac{\sqrt{2}}{2}$(CQ-AQ),
∴$\sqrt{2}$PQ=$\frac{\sqrt{35}-1}{6}$AC.
综上所述,线段PQ与AC的数量关系是$\sqrt{2}$PQ=$\frac{1+\sqrt{35}}{6}$AC或$\sqrt{2}$PQ=$\frac{\sqrt{35}-1}{6}$AC.
点评 本题考查圆的综合问题,每一问都紧扣着前一问的结论,涉及勾股定理、圆周角定理,旋转的性质等知识,解题的关键是就利用好已证明的结论来进行解答,考查学生综合运用知识的能力.
| A. | (x-$\frac{1}{4}$)2=$\frac{9}{16}$ | B. | (x+$\frac{1}{4}$)2=$\frac{9}{16}$ | C. | (x-$\frac{1}{2}$)2=$\frac{5}{4}$ | D. | (x+$\frac{1}{2}$)2=$\frac{5}{4}$ |
①在足球赛中,弱队战胜强队;
②抛掷一枚硬币,落地后正面朝上;
③任取两个整数,其和大于1;
④长分别为2、4、8厘米的三条线段能围成一个三角形.
其中确定事件的个数是( )
| A. | 1 | B. | 2 | C. | 3 | D. | 4 |
| A. | 3a3+4a3=7a6 | B. | 3a2-4a2=-a2 | C. | 3a2•4a3=12a3 | D. | (3a3)2+4a3=$\frac{3}{4}$a2 |
| 指数运算 | 21=2 | 22=4 | 23=8 | … | 31=3 | 32=9 | 33=27 | … |
| 新运算 | log22=1 | log24=2 | log28=3 | … | log33=1 | log39=2 | log327=3 | … |
| A. | ①② | B. | ①③ | C. | ②③ | D. | ①②③ |
| A. | 80π | B. | 40π | C. | 105π | D. | 65π |