题目内容

【题目】某地开发一片荒地,如图,荒地的边界是以C为圆心,半径为1千米的圆周.已有两条互相垂直的道路OE,OF,分别与荒地的边界有且仅有一个接触点A,B.现规划修建一条新路(由线段MP,,线段QN三段组成),其中点M,N分别在OE,OF上,且使得MP,QN所在直线分别与荒地的边界有且仅有一个接触点P,Q,所对的圆心角为.记∠PCA=(道路宽度均忽略不计).

(1)若,求QN的长度;

(2)求新路总长度的最小值.

【答案】(1)QN的长度为1千米(2)

【解析】

(1)连接,通过切线的几何性质,证得四边形是正方形,由此求得的长度.

(2)用表示出线段,,线段的长,由此求得新路总长度的表达式,利用基本不等式求得新路总长度的最小值.

(1)连接CB,CN,CM,OM⊥ON,OM,ON,PM,QN均与圆C相切

∴CB⊥ON,CA⊥OM,CP⊥MP,CQ⊥NQ,∴CB⊥CA

∵∠PCA=,∠PCQ=,∴∠QCB=,

此时四边形BCQN是正方形,∴QN=CQ=1,

答:QN的长度为1千米;

(2)∵∠PCA=,可得∠MCP=,∠NCQ=,

则MP=,,NQ=

设新路长为,其中(,),即

∴,

,当时取“=”,

答:新路总长度的最小值为.

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