题目内容

【题目】我们定义:如果圆的两条弦互相垂直,那么这两条弦互为“十字弦”,也把其中的一条弦叫做另一条弦的“十字弦”.如:如图,已知的两条弦,则、互为“十字弦”,是的“十字弦”,也是的“十字弦”.

(1)若的半径为5,一条弦,则弦的“十字弦”的最大值为______,最小值为______.

(2)如图1,若的弦恰好是的直径,弦与相交于,连接,若,,,求证:、互为“十字弦”;

(3)如图2,若的半径为5,一条弦,弦是的“十字弦”,连接,若,求弦的长.

【答案】(1)10,6;(2)见解析;(3).

【解析】

(1)根据“十字弦”定义可得弦的“十字弦”为直径时最大,当CD过A点或B点时最小;

(2)根据线段长度得出对应边成比例且有夹角相等,证明△ACH∽△DCA,由其性质得出对应角相等,结合90°的圆周角证出AH⊥CD,根据“十字弦”定义可得;

(3)过O作OE⊥AB于点E,作OF⊥CD于点F,利用垂径定理得出OE=3,由正切函数得出AH=DH,设DH=x,在Rt△ODF中,利用线段和差将边长用x表示,根据勾股定理列方程求解.

解:(1)当CD为直径时,CD最大,此时CD=10,

∴弦的“十字弦”的最大值为10;

当CD过A点时,CD长最小,即AM的长度,过O点作ON⊥AM,垂足为N,作OG⊥AB,垂足为G,则四边形AGON为矩形,

∴AN=OG,

∵OG⊥AB,AB=8,

∴AG=4,

∵OA=5,

∴由勾股定理得OG=3,

∴AN=3,

∵ON⊥AM,

∴AM=6,

即弦的“十字弦”的最小值是6.

(2)证明:如图,连接AD,

∵,,,

∴ ,

∵∠C=∠C,

∴△ACH∽△DCA,

∴∠CAH=∠D,

∵CD是直径,

∴∠CAD=90°,

∴∠C+∠D=90°,

∴∠C+∠CAH=90°,

∴∠AHC=90°,

∴AH⊥CD,

∴、互为“十字弦”.

(3)如图,过O作OE⊥AB于点E,作OF⊥CD于点F,连接OA,OD,则四边形OEHF是矩形,∴OE=FH,OF=EH,

∴AE=4,

∴由勾股定理得OE=3,

∴FH=3,

∵tan∠ADH=,

∴tan60°= ,

设DH=,则AH=x,

∴FD=3+x,OF=HE=4 -x,

在Rt△ODF中,由勾股定理得,OD2=OF2+FD2,

∴(3+x)2+(4 -x)2=52,

解得,x= ,

∴FD=,

∵OF⊥CD,

∴CD=2DF=

即CD=

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