题目内容

如图,在平面直角坐标系中半径为3的⊙O分别交坐标轴A、B、C、D.圆上点M在第一象限,且∠MOA=30°,点P(a,0)在x轴上,且a>3

(1)若直线PM与⊙O相切于点M,如图1,则a=
 
;
(2)若直线PM恰好过点B,如图2,求阴影部分的面积;
(3)若直线PM与⊙O相交,另一个交点为N
①是否存在满足条件的实数a使PM与MN的长相等?若存在,求出a的值;不存在,说明理由;
②若N在第一象限内,设y=MN2,求y关于a的函数关系式,并直接写出a的取值范围.
考点:圆的综合题
专题:
分析:(1)由条件可知△PMO为直角三角形,由三角函数可求得OP的长,即可得出a的值;
(2)由条件可知△BOM为等边三角形,可得出MP=BM,可求得△PMO的面积,再求出扇形OAM的面积,可求出阴影部分的面积;
(3)①由(2)可知当N点在B点位置时满足条件MN=PM,此时可求得a的值;
②过M作MF⊥OP,在Rt△FMP中可用a表示出PM,再利用切割线定理得出MN的值,从而可求出y与a的函数关系式.
解答:解:(1)∵直线PM与⊙O相切于点M,
∴∠OMP=90°,
∵∠MOA=30°,
∴
OM
OP
=sin30°,
∴
3
OP
=
3
2
,
∴OP=2
3
,
∴a=2
3
,
故答案为:2
3
;

(2)∵∠MOA=30°,
∴∠BOM=60°,且OB=OM,
∴△BOM为等边三角形,
∴∠BPO=30°,
∴BO=BM=MP=3,由勾股定理可得OP=3
3
,
∴S△OMP=
1
2
S△BOP=
1
2
×
1
2
×3×3
3
=
9
3
4
,
∵∠MOA=30°,
∴S扇形MOA=
1
12
π×32=
3π
4
,
∴S阴影=S△OMP-S扇形MOA=
9
3
4
-
3π
4
;

(3)①存在,a=3
3
,理由如下:
当N点在B点位置时,由(2)可知△BOM为等边三角形,∠BPO=30°,
∴NM=PM=OM,
在Rt△NOP中,ON=3,可求得OP=3
3
,即a=3
3
,
所以当a=3
3
时,PM=MN;
②如图,过M点作MF⊥OP,交OP于点F,
则MF=
1
2
OM=
3
2
,OF=
3
3
2
,PF=OP-OF=a-
3
3
2
,
在Rt△PFM中,由勾股定理可得PM=
MF2+FP2
=
a2-3
3
a+9
,
又由切割线定理可知PM•PN=PA•PC,
即PM(PM+MN)=(a-3)(a+3),
∴
a2-3
3
a+9
(
a2-3
3
a+9
+MN)=a2-9,
整理可得:MN=
3
3
a-18
a2-3
3
a+9
,
∴y=MN2=
27a2-108
3
a+324
a2-3
3
a+9
((2
3
<a<3
3
))
.
点评:本题主要考查切线的性质及切割线定理、含30°角的直角三角形的性质等知识的综合应用,在(2)中判断出△BOM为等边三角形是解题的关键,在(3)②中利用a表示出PM是解题的关键.
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