题目内容

19.如图,点P在射线AB的上方,且∠PAB=45°,PA=2,点M是射线AB上的动点(点M不与点A重合),现将点P绕点A按顺时针方向旋转60°,到点Q,将点M绕点P按逆时针方向旋转60°到点N,连结AQ,PM,PN,作直线QN.
(1)求证:AM=QN;
(2)直线QN与以点P为圆心,以PN的长为半径的圆是否存在相切的情况?若存在,请求出此时AM的长,若不存在,请说明理由;
(3)当以点P为圆心,以PN的长为半径的圆经过点Q时,直接写出劣弧NQ与两条半径所围成的扇形的面积.

分析 (1)根据旋转的旋转判断出△APQ为等边三角形,再判断出∠APM=∠QPN,从而得出△APM≌△QPN即可;
(2)由直线和圆相切得出∠AMP=∠QNP=90°,再用勾股定理即可求出结论;
(3)先判断出PA=PQ,再判断出PQ=PN=PM,进而求出∠QPM=30°,即可求出∠QPN=90°,最后用扇形的面积公式即可.

解答 (1)证明:如图1,连接PQ,
由点P绕点A按顺时针方向旋转60°到点Q,
可得,AP=AQ,∠PAQ=60°,
∴△APQ为等边三角形,
∴PA=PQ,∠APQ=60°,
由点M绕点P按逆时针方向旋转60°到点N,
可得,PM=PN,∠MPN=60°,
∴∠APM=∠QPN,
则△APM≌△QPN(SAS),
∴AM=QN.
(2)解:存在.
如图2,由(1)中的证明可知,△APM≌△QPN,
∴∠AMP=∠QNP,
∵直线QN与以点P为圆心,以PN的长为半径的圆相切,
∴∠AMP=∠QNP=90°,
即:PN⊥QN,
在R△APM中,∠PAB=45°,PA=2,
∴AM=$\sqrt{2}$.
(3)解:如图3,由(1)知,△APQ是等边三角形,
∴PA=PQ,∠APQ=60°,
∵以点P为圆心,以PN的长为半径的圆经过点Q,
∴PN=PQ=PA,
∵PM=PN,
∴PA=PM,
∵∠PAB=45°,
∴∠APM=90°,
∴∠MPQ=∠APM-∠APQ=30°,
∵∠MPN=60°,
∴∠QPN=90°,
∴劣弧NQ与两条半径所围成的扇形的面积是扇形QPN的面积,而此扇形的圆心角∠QPN=90°,半径为PN=PM=PA=2,
∴劣弧NQ与两条半径所围成的扇形的面积=$\frac{90π•{2}^{2}}{360}$=π.

点评 此题是圆的综合题,主要考查了旋转的性质,等边三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,切线的性质,扇形的面积公式,解(1)的关键是得出PA=PQ,解(2)的关键是得出PN⊥QN,解(3)的关键是得出PN=PQ=PA,解本题的难点是画出符合题意的图形.

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