题目内容

4.在平面直角坐标系中,点Q为坐标系上任意一点,某图形上的所有点在∠Q的内部(含角的边),这时我们把∠Q的最小角叫做该图形的视角.如图1,矩形ABCD,作射线OA,OB,则称∠AOB为矩形ABCD的视角.

(1)如图1,矩形ABCD,A(-$\sqrt{3}$,1),B($\sqrt{3}$,1),C($\sqrt{3}$,3),D(-$\sqrt{3}$,3),直接写出视角∠AOB的度数;
(2)在(1)的条件下,在射线CB上有一点Q,使得矩形ABCD的视角∠AQB=60°,求点Q的坐标;
(3)如图2,⊙P的半径为1,点P(1,$\sqrt{3}$),点Q在x轴上,且⊙P的视角∠EQF的度数大于60°,若Q(a,0),求a的取值范围.

分析 (1)如图1中,设AB交y轴于E.首先证明OA=OB,在Rt△AEO中,求出∠OAE的度数即可.
(2)如图2中,连结AC,在射线CB上截取CQ=CA,连结AQ.只要证明△ACQ是等边三角形即可解决问题.
(3)如图3中,当点Q与点O重合时,设⊙P与y轴相切于点E,OF是⊙P的切线,可以证明∠EQF=60°,此时Q(0,0),如图4,根据对称性可知,当FQ⊥x轴时,∠EQF=60°,此时Q(2,0),由此即可解决问题.

解答 解:(1)如图1中,设AB交y轴于E.

∵A(-$\sqrt{3}$,1),B($\sqrt{3}$,1),
∴OE⊥AB,EA=EB,
∴OA=OB,
在Rt△OAE中,tan∠OAE=$\frac{\sqrt{3}}{3}$,
∴∠OAB=∠OBA=30°,
∴∠AOB=120°.

(2)如图2中,连结AC,在射线CB上截取CQ=CA,连结AQ.

∵AB=2$\sqrt{3}$,BC=2,
∴AC=4,
∴∠ACQ=60°.
∴△ACQ为等边三角形,
即∠AQC=60°,
∵CQ=AC=4,
∴Q($\sqrt{3}$,-1).

(3)如图3中,当点Q与点O重合时,设⊙P与y轴相切于点E,OF是⊙P的切线,
∵P(1,$\sqrt{3}$),
∴PE=1,OE=$\sqrt{3}$,
∴tan∠POE=$\frac{\sqrt{3}}{3}$,
∴∠POE=∠POF=30°
∴∠EQF=60°,此时Q(0,0),
如图4,根据对称性可知,当FQ⊥x轴时,∠EQF=60°,
∴Q(2,0),
∴a的取值范围是0<a<2.

点评 本题考查圆综合题、等边三角形的判定和性质、矩形的性质、锐角三角函数,切线的性质等知识,解题的关键是理解题意,学会正确画出图形解决问题,属于中考压轴题.

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