题目内容
【题目】如图,以点
为圆心,
为半径作优弧
,连接
,
,且
,在弧
上任意取点
(点
在点
的顺时针方向)且使
,以
为边向弧内作正三角形
.
(1)发现:不论点
在弧上什么位置,点
与点
的距离不变,点
与点
的距离是_____;点
到直线
的最大距离是_______.
(2)思考:当点
在直线
上时,求点
到
的距离,在备用图1中画出示意图,并写出计算过程.
(3)探究:当
与
垂直或平行时,直接写出点
到
的距离.
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【答案】(1)
,
;(2)
;画出示意图见解析;(3)![]()
【解析】
(1)根据垂直平分线的判定可证得CO垂直平分AB,再利用勾股定理分别求得OG、CG的长,进而可得OC长,如图2,当CO⊥EF时,点
到直线
的距离最大,利用60的正弦值可求得OH的长,进而求得EF的最大值;
(2)先画出示意图,然后先证
∽
,由相似三角形的性质可求得点
到
的距离;
(3)分别画出
⊥
及
∥
时的示意图,然后利用特殊角的三角函数值可求得点
到
的距离.
(1)解:如图1,连接OA、OB、OC,延长OC交AB于点G,
![]()
在正△ABC中,AB=BC=AC=2
∵OA=OB,AC=BC,
∴OC垂直平分AB,
∴AG=
AB=1,
∴在Rt△AGC中,CG=
,
在Rt△AGO中,OG=
,
∴OC=OE-CE=
,
如图2,延长CO交EF于点H,
当CO⊥EF时,点
到直线
的距离最大,最大距离为CH的长,
![]()
∵OE=OF,CO⊥EF,
∴CO平分∠EOF,
∵![]()
∴
,
在Rt△EOH中,cos∠EOH=
,
∴cos60°=
,
∴OH=
,
∴CH=CO+OH=![]()
∴点
到直线
的最大距离是
.
(2)如备用图1,当点
在直线
时,
![]()
由
可知,
点
都在线段
的垂直平分线上,
过点
作
的垂线垂足为
,
则
为
中点,直线
过点
.
由![]()
可得
∽
,
,
![]()
,
![]()
(3)如图3,当BC⊥OE时,设垂足为点M,
![]()
∵∠EOF=120°,
∴∠COM=180°-120°=60°,
在Rt△COM中,sin∠COM=
,
∴sin60°=
,
∴![]()
如图4,当BC∥OE时,过点C作CN⊥OE,垂足为点N,
![]()
∵BC∥OE ,
∴∠CON=∠GCB=30°,
在Rt△CON中,sin∠CON=
,
∴sin30°=
,
∴
,
综上所述,当
与
垂直或平行时,点
到
的距离为
或
.