题目内容

【题目】如图,在△ABC中,AB=AC,AO⊥BC于点O,OE⊥AB于点E,以点O为圆心,OE为半径作半圆,交AO于点F.

(1)求证:AC是⊙O的切线;

(2)若点F是OA的中点,OE=3,求图中阴影部分的面积;

(3)在(2)的条件下,点P是BC边上的动点,当PE+PF取最小值时,直接写出BP的长.

【答案】(1)详见解析;(2);(3)当PE+PF取最小值时,BP的长为.

【解析】

(1)作OH⊥AC于H,如图,利用等腰三角形的性质得AO平分∠BAC,再根据角平分线性质得OH=OE,然后根据切线的判定定理得到结论;

(2)先确定∠OAE=30°,∠AOE=60°,再计算出AE=3,然后根据扇形面积公式,利用图中阴影部分的面积=S△AOE-S扇形EOF进行计算;

(3)作F点关于BC的对称点F′,连接EF′交BC于P,如图,利用两点之间线段最短得到此时EP+FP最小,通过证明∠F′=∠EAF′得到PE+PF最小值为3,然后计算出OP和OB得到此时PB的长.

(1)证明:作OH⊥AC于H,如图,

∵AB=AC,AO⊥BC于点O,

∴AO平分∠BAC,

∵OE⊥AB,OH⊥AC,

∴OH=OE,

∴AC是⊙O的切线;

(2)∵点F是AO的中点,

∴AO=2OF=6,

而OE=3,

∴∠OAE=30°,∠AOE=60°,

∴AE=OE=3,

∴图中阴影部分的面积=S△AOE﹣S扇形EOF=×3×3﹣;

(3)作F点关于BC的对称点F′,连接EF′交BC于P,如图,

∵PF=PF′,

∴PE+PF=PE+PF′=EF′,此时EP+FP最小,

∵OF′=OF=OE,

∴∠F′=∠OEF′,

而∠AOE=∠F′+∠OEF′=60°,

∴∠F′=30°,

∴∠F′=∠EAF′,

∴EF′=EA=3,

即PE+PF最小值为3,

在Rt△OPF′中,OP=OF′=,

在Rt△ABO中,OB=OA=×6=2,

∴BP=2﹣=,

即当PE+PF取最小值时,BP的长为.

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