题目内容

(2013•盐城模拟)如图,在平面直角坐标系xOy中,点A在第一象限,点B在x轴的正半轴上,∠OAB=90°.⊙P1是△OAB的内切圆,且P1的坐标为(3,1).
(1)OA的长为
4
4
,OB的长为
5
5
;
(2)点C在OA的延长线上,CD∥AB交x轴于点D.将⊙P1沿水平方向向右平移2个单位得到⊙P2,将⊙P2沿水平方向向右平移2个单位得到⊙P3,按照同样的方法继续操作,依次得到⊙P4,…⊙Pn.若⊙P1,⊙P2,…⊙Pn均在△OCD的内部,且⊙Pn恰好与CD相切,则此时OD的长为
2n+3
2n+3
.(用含n的式子表示)
分析:(1)作P1H1⊥OB于H1,P1Q⊥AO于Q,P1E1⊥AB于E1,根据圆的切线性质和切线长定理得到P1H1=P1Q=P1E=1,OQ=OH1=3,BH1=BE,易得四边形AQP1E为正方形,
则AQ=AW=P1Q=1,所以AO=4,然后利用勾股定理可计算出BH1=2,从而可计算出OB=5;
(2)作PnHn⊥OB于Hn,PnEn⊥CD于En,根据题意得H1Hn=P1Pn=2(n-1),由AB∥CD得∠OBA=∠ODC,根据切线长定理得∠H1BP1=
1
2
∠OBA,∠HnDPn=
1
2
∠ODC,
根据“AAS”可判断△H1BP1≌△HnDPn,则BH1=DHn=2,然后利用OD=OH1+H1Hn+DHn进行计算即可.
解答:解:(1)作P1H1⊥OB于H1,P1Q⊥AO于Q,P1E1⊥AB于E1,如图,
∵⊙P1是△OAB的内切圆,且P1的坐标为(3,1).
∴P1H1=P1Q=P1E=1,OQ=OH1=3,BH1=BE,
∵∠OAB=90°,
∴四边形AQP1E为正方形,
∴AQ=AW=P1Q=1,
∴AO=OQ+AQ=3+1=4,
在Rt△ABO中,OB2=OA2+AB2,
∴(3+BH1)2=42+(1+BH1)2,解得BH1=2,
∴OB=OH1+BH1=3+2=5;
(2)作PnHn⊥OB于Hn,PnEn⊥CD于En,如图,
∵P1Pn=2(n-1),
∴H1Hn=2(n-1),
∵AB∥CD,
∴∠OBA=∠ODC,
∵⊙P1是△OAB的内切圆,⊙Pn与CD相切,
∴∠H1BP1=
1
2
∠OBA,∠HnDPn=
1
2
∠ODC,
在△H1BP1和△HnDPn中
∠P1H1B=∠PnHnD
∠P1BH1=∠PnDHn
P1H1=PnHn
,
∴△H1BP1≌△HnDPn(AAS),
∴BH1=DHn=2,
∴OD=OH1+H1Hn+DHn=3+2(n-1)+2=2n+3.
故答案为4,5;2n+3.
点评:本题考查了圆的综合题:熟练运用圆的切线性质和切线长定理进行几何证明;会运用勾股定理进行几何计算;常用三角形全等解决线段相等的问题.
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