题目内容

4.阅读资料:
如图1,在平面直角坐标系xOy中,A,B两点的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),由勾股定理得AB2=${{|x}_{2}{-x}_{1}|}^{2}$+${{|y}_{2}{-y}_{1}|}^{2}$,所以A,B两点间的距离为AB=$\sqrt{{{(x}_{2}{-x}_{1})}^{2}{+{(y}_{2}{-y}_{1})}^{2}}$.
我们知道,圆可以看成到圆心距离等于半径的点的集合,如图2,在平面直角坐标系xOy中,A(x,y)为圆上任意一点,则A到原点的距离的平方为OA2=|x-0|2+|y-0|2,当⊙O的半径为r时,⊙O的方程可写为:x2+y2=r2.
问题拓展:如果圆心坐标为P(a,b),半径为r,那么⊙P的方程可以写为(x-a)2+(y-b)2=r2.
综合应用:如图3,⊙P与x轴相切于原点O,P点坐标为(0,3),A是⊙P上一点,连接OA,使tan∠POA=$\frac{3}{4}$,作PD⊥OA,垂足为D,延长PD交x轴于点B,连接AB.问:是否存在到四点O,P,A,B距离都相等的点Q?若存在,求Q点坐标,并写出以Q为圆心,以OQ为半径的⊙O的方程;若不存在,说明理由.

分析 (1)问题拓展:设A(x,y)为⊙P上任意一点,则有AP=r,根据阅读材料中的两点之间距离公式即可求出⊙P的方程;
(2)综合应用:先判断出∠PAB=90°,再利用同弧所对的圆周角相等得出∠OBP=∠PAO=∠POA,则有tan∠OBP=$\frac{OP}{OB}$=$\frac{3}{4}$.由P点坐标可求出OP、OB.过点Q作QE⊥OB于E,得出QE是△POB的中位线即可得出结论.

解答 解:(1)问题拓展:设A(x,y)为⊙P上任意一点,
∵P(a,b),半径为r,
∴AP2=(x-a)2+(y-b)2=r2.
故答案为(x-a)2+(y-b)2=r2;

(2)综合应用:
如图,

假设存在到四点O,P,A,B距离都相等的点Q,
即:点O,P,A,B四点在⊙Q上,
∴OQ=OP=OB
∵⊙P与x轴相切于原点O,
∴PO=PA,∠POB=90°,
∴PB是⊙Q的直径,
∴∠PAB=90°
在⊙P中,PO=PA,
∴∠POA=∠PAO,
∵点O,P,A,B在⊙Q上,
∴∠PBO=∠PAB,
∴∠PBO=∠POA,
∵tan∠POA=$\frac{3}{4}$,
∴tan∠PBO=$\frac{3}{4}$,
∵P(0,3),
∴OP=3,
在Rt△POB中,OP=3,tan∠PBO=$\frac{OP}{OB}$=$\frac{3}{4}$,
∴OB=4,PB=5,
∴OQ=BQ=PQ=$\frac{1}{2}$PB=$\frac{5}{2}$,
过点Q作QE⊥OB于E,
∴QE∥OP,
∵PB是⊙Q的直径,
∴PQ=BQ,
∴QE是△POB的中位线,
∴QE=$\frac{1}{2}$OP=$\frac{3}{2}$,OE=$\frac{1}{2}$OB=2,
∴Q($\frac{3}{2}$,2),
∵OQ=$\frac{5}{2}$,
∴以Q为圆心,以OQ为半径的⊙O的方程为(x-$\frac{3}{2}$)2+(y-2)2=$\frac{25}{4}$.

点评 此题是圆的综合题,主要考查了新定义,圆的性质,锐角三角函数,三角形的中位线定理,解本题的关键是求出点B的坐标.

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