题目内容
【题目】如图,在△ABC中,∠C=90°,AB=5cm,cosB
.动点D从点A出发沿着射线AC的方向以每秒1cm的速度移动,动点E从点B出发沿着射线BA的方向以每秒2cm的速度移动.已知点D和点E同时出发,设它们运动的时间为t秒.联结BD.
(1)当AD=AB时,求tan∠ABD的值;
(2)以A为圆心,AD为半径画⊙A;以点B为圆心、BE为半径画⊙B.讨论⊙A与⊙B的位置关系,并写出相对应的t的值.
(3)当△BDE为直角三角形时,直接写出tan∠CBD的值.
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【答案】(1)2;(2)①当两圆外离时,
;②当两圆外切时,
;③当两圆相交时,
;④当两圆内切时,t=5;⑤当两圆内含时,t>5;(3)tan∠CBD的值是
或
或
或
.
【解析】
(1)先根据三角函数定义可得BC=4,由勾股定理计算AC=3,最后证明∠ABD=∠D,计算∠D的正切即可;
(2)分情况讨论,根据两圆外离,外切,相交,内切,内含的定义可得结论;
(3)当△BDE为直角三角形时,分D在线段AC上和射线AC上两种情况,再分∠BDE=90°和∠DBE=90°分别画图,根据三角形相似和三角函数列比例式可解决问题.
(1)在△ABC中,
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∵∠ACB=90°,AB=5,
,
∴
,
∴BC=ABcos∠ABC=5
4,
∴
,
当AD=AB=5时,∠ABD=∠D,
∴CD=AD﹣AC=5﹣3=2,
在Rt△BCD中,
,
∴tan∠ABD=tan∠D=2;
(2)如图2,⊙A经过点E,两圆外切,
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由题意得:AD=t,BE=2t,
∴t+2t=5,
解得:t
,
①当两圆外离时,由题意得5>3t,解得:
;
②当两圆外切时,如图2,
;
③当两圆相交时,由题意得t<5<3t,解得:
;
④当两圆内切时,如图3,由题意得2t﹣t=5,解得:t=5;
⑤当两圆内含时,由题意得0≤5<t,解得:t>5;
(3)①当D在线段AC上,且∠BED=90°时,如图4,
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∵cosA
,即
,
解得:
,
∴CD=3
,
∴
;
②当D在线段AC上,且∠BDE=90°,如图5,过E作EF∥BC,交AC于F,
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∴AE=5﹣2t.
∵EF∥BC,
∴△AEF∽△ABC,
∴
,即
,
∴AF=3
t,EF=4
t.
∵AD=t,
∴CD=3﹣t,DF=AD﹣AF=t﹣(3
t)
t﹣3.
∵∠BDE=∠EDF+∠CDB=∠CDB+∠CBD=90°,
∴∠EDF=∠CBD.
∵∠EFD=∠C=90°,
∴△EFD∽△DCB,
∴
,即
,
∴4(4
t)=(3﹣t)(
t﹣3),
解得:t1=5(舍),
,
∴tan∠CBD
;
③当D在线段AC的延长线上,且∠BDE=90°时,如图6,过E作EF⊥AC,交CA的延长线于F,
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∵EF∥BC,
∴△AEF∽△ABC,
∴
,即
,
∴AF
t﹣3,EF
t﹣4.
∵AD=t,
∴CD=t﹣3,DF=AD+AF=t+(
t﹣3)
t﹣3,
同理得△EFD∽△DCB,
∴
,即
,
∴4(
t﹣4)=(t﹣3)(
t﹣3),
解得:t1=5,
(舍),
∴tan∠CBD
;
④当D在线段AC的延长线上,且∠DBE=90°时,如图7,
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∵∠ABC+∠CBD=∠CBD+∠CDB,
∴∠ABC=∠CDB,
∴tan∠ABC=tan∠CDB
,即
,
解得:
,
∴tan∠CBD
;
综上,tan∠CBD的值是
或
或
或
.