题目内容

【题目】在平面直角坐标系xoy中,点M在x轴的正半轴上,⊙M交x轴于A、B两点,交y轴C、D于两点,且C为弧AE的中点,AE交y轴于点G点,若点C的坐标为(0,2).

(1)连接MG、BC,求证:MG∥BC;

(2)若CE∥AB,直线y=kx﹣1(k≠0)将四边形ACEB面积二等分,求k的值;

(3)如图2,过O、P(2,2)作⊙O1交x轴正半轴于G,交y轴负半轴于H,I为△GOH的内心,过I作IN⊥GH于N,当⊙O1的大小变化时,试说明GN﹣NH的值不变并求其值.

【答案】(1)证明见解析;(2);(3)证明见解析,GN﹣NH的值为4

【解析】

(1)连接AC,设AE与BC的交点为F,如图1①,由题可知AM=BM,要证MG∥BC,只需证AG=FG,由于∠ACF=90°,只需证AG=CG即可.

(2)连接AC、CE、BE,设AE与BC的交点为F,直线y=kx﹣1与CE交于P,与AB交于Q,如图1②.由条件CE∥AB可求出∠ACO的度数,进而可求出CE、AB的长.用k的代数式表示出CP、AQ的长度,然后根据条件列出关于k的方程,就可求出k的值.

(3)过点I作IA⊥OH于A,作IB⊥OG于B,过点P作PC⊥y轴于C,作PD⊥x轴于D,连接IO、IH、IG、PH、PG,如图2,根据角平分线的性质可得IA=IB=IN,运用勾股定理可得AH=NH,GN=GB,OA=OB,从而可得GN﹣NH=OG﹣OH.易证矩形OCPD是正方形,从而有∠CPD=90°,PC=PD.进而可证到△PCH≌△PDG,则有CH=DG,即CO+OH=OG﹣OD,从而有OG﹣OH=4,进而可得GN﹣NH=OG﹣OH=4,问题得以解决.

解:(1)连接AC,设AE与BC的交点为F,如图1①,

∵AB是⊙M的直径,AB⊥CD,

∴∠ACB=90°,.

∵,

∴.

∴∠ACD=∠CAE.

∴GA=GC,∠GCF=90°﹣∠ACD=90°﹣∠CAE=∠CFG.

∴GC=GF.

∴AG=GF.

∵AM=BM,

∴MG∥BC.

(2)连接AC、CE、BE,设AE与BC的交点为F,直线y=kx﹣1与CE交于P,与AB交于Q,如图1②.

∵CE∥AB,∴∠CEA=∠BAE.

∵,∴∠CAE=∠CEA.

∴∠ACO=∠CAE=∠GAO.

∵∠AOC=90°,

∴3∠ACO=90°.

∴∠ACO=30°.

∵点C的坐标为(0,2),

∴OC=2.

∴A0=OCtan∠ACO=2×=2.

∴点A的坐标为(﹣2,0),AC=2AO=4.

∵,

∴EC=AC=4,∠ABC=∠CAE=30°.

∴AB=2AC=8.

∵yQ=0,

∴kxQ﹣1=0,即xQ=.

∴AQ=﹣(﹣2)=+2.

∵点C的坐标为(0,2),CE∥AB,

∴yP=2.

∴kxP﹣1=2,即xP=.

∴CP=.

∵S梯形ACPQ=S梯形ABEC,

∴(CP+AQ)OC=×(CE+AB)OC.

∴2(CP+AQ)=CE+AB.

∴2(++2)=4+8=12.

解得:k=.

经检验k=是原方程的解.

∴k的值为.

(3)过点I作IA⊥OH于A,作IB⊥OG于B,过点P作PC⊥y轴于C,作

PD⊥x轴于D,连接IO、IH、IG、PH、PG,如图2.

∵点I是△GOH的内心,

∴点I是△GOH的内角平分线的交点.

∵IA⊥OH,IB⊥OG,IN⊥GH,

∴IA=IB=IN.

∴AH===NH.

同理GN=GB,OA=OB.

∴GN﹣NH=GB﹣AH=(OG﹣OB)﹣(OH﹣OA)=OG﹣OH.

∵P点坐标为(2,2),

∴OD=OC=2.

∵PC⊥OC,PD⊥OD,OC⊥OD,

∴∠PCO=∠COD=∠PDO=90°.

∴四边形OCPD是矩形.

∵OD=OC,

∴矩形OCPD是正方形.

∴∠CPD=90°,PC=PD.

∵GH是⊙O1直径,

∴∠GPH=90°.

∴∠CPD=∠GPH.

∴∠CPH=∠DPG.

∴△PCH≌△PDG(ASA).

∴CH=DG.

∴CO+OH=OG﹣OD.

∴2+OH=OG﹣2.

∴OG﹣OH=4.

∴GN﹣NH=OG﹣OH=4.

∴GN﹣NH的值不变,其值为4.

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