题目内容

【题目】已知在扇形AOB中,圆心角∠AOB=120°,半径OA=OB=8.

(1)如图1,过点O作OE⊥OB,交弧AB于点E,再过点E作EF⊥OA于点F,求FO的长,∠FEO的度数;

(2)如图2,设点P为弧AB上的动点,过点P作PM⊥OA于点M,PN⊥OB于点N,点M,N分别在半径OA,OB上,连接MN,则

①求点P运动的路径长是多少?

②MN的长度是否是定值?如果是,请求出这个定值;若不是,请说明理由;

(3)在(2)中的条件下,若点D是△PMN的外心,直接写出点D运动的路经长.

【答案】(1)OF=4,∠FEO=60°,(2)①点P运动的路径长为;②MN=4,是定值;(3)点D运动的路经长为.

【解析】

(1)先求出∠AOE,即可得出结论;

(2)①当点M与点O重合时,∠PMB=30°,当点N与点O重合时,∠PNA=30°,进而求出点P运动路径所对的圆心角是120°﹣30°﹣30°=60°,最后用弧长公式即可得出结论;

②先判断出点P,M,O,N四点均在同一个圆,即⊙H上,进而求出MK=2,即可得出结论;

(3)先判断出三角形PMN的外接圆的圆心的运动轨迹,最后根据弧长公式即可得出结论.

(1)∵OE⊥OB,

∴∠BOE=90°,

∵∠AOB=120°,

∴∠AOE=30°,

∵EF⊥OA,

∴∠EFO=90°,

在Rt△EFO中,OE=OB=8.

∴OF=OEcos30°=4,∠FEO=90°﹣30°=60°,

故答案为:4,60;

(2)①点P在弧AB上运动,其路径也是一段弧,由题意可知,

当点M与点O重合时,∠PMB=30°,

当点N与点O重合时,∠PNA=30°,

∴点P运动路径所对的圆心角是120°﹣30°﹣30°=60°,

∴点P运动的路径长=;

②是定值;

如图1,连接PO,取PO的中点H,连接MH,NH,

∵在Rt△PMO和Rt△PNO中,点H是斜边PO的中点,

∴MH=NH=PH=OH=PO=4,

∴根据圆的定义可知,点P,M,O,N四点均在同一个圆,即⊙H上,

又∵∠MON=120°,∠PMO=∠PNO=90°,

∴∠MPN=60°,∠MHN=2∠MPN=120°,

过点H作HK⊥MN,垂足为点K,

由垂径定理得,MK=KN=MN,

∴在Rt△HMK中,∠MHK=60°,MH=4,则MK=2,

∴MN=2MK=4,是定值.

(3)由(2)知,点P,M,O,N四点共圆,

∴H是△PMN的外接圆的圆心,

即:点H和点D重合,

∴OD=PD,

∴点D是以点O为圆心OP=4为半径,

∵点P运动路径所对的圆心角是120°﹣30°﹣30°=60°,

∴点D运动路径所对的圆心角是120°﹣30°﹣30°=60°,

∴点D运动的路经长为.

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