几何画板解析2017年广东省深圳倒二(几何背景)
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(2017•深圳倒二)如图,线段AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB于点H,点M是弧CBD上任意一点,AH=2,CH=4.
(1)求⊙O的半径r的长度;
(2)求sin∠CMD;
(3)直线BM交直线CD于点E,直线MH交⊙O于点N,连接BN交CE于点F,求HE•HF的值.
【图文解析】
(1)简析:
方法一:如下图示,
在Rt△COH中,由勾股定理,得:r2=42+(r﹣2)2,解得:r=5.
方法二:如下图示,
不难得到∠A=∠1。分别在Rt△ACH和Rt△BCH中,由tan∠A=CH/AH=CH/BH=tan∠1得:4:2=(2r-2):4,解得r=5.
方法三:如下图示,
通过△ACH∽DBH,得到AH:DH=CH:BH,即2/4=4/(2r-2)…….
(2)如下图示,点M在运动过程中,∠CMD的度数始终保持不变。
由于∠CMD无法确定具体的度数, 因此要求sin∠CMD的值,必须建立一个含“与∠CMD相等”的角的直角三角形,然后通过三角函数的定义求出。
法一:根据圆周角定理和相关结论,可添加如下图所法的辅助线,得到直角.
不难证明sin∠CMD=sin∠CPD.同时在Rt△CPD中,sin∠CPD=CD/PD,如下图示:
所以sin∠CMD=sin∠COA=4/5.
法二:根据圆周角定理,可以将∠CMD转化为圆心角,如下图示:
由CD⊥AB,AB为直径,根据垂径定理和等腰三角形的性质,不难得到∠CMD=0.5∠COD=∠AOC.所以sin∠CMD=sin∠COA=CH/OC=4/5.如下图示:
(3)如下图示,
本题图形繁杂,务必分清哪些是我们所需要的线,同时我们要求的是“HE•HF的值”是一个乘积式,这种形式的值的求法往往通过“相似”或“面积”或“函数”等转化,显然本题后两种解决起来困难重重,因此通过“相似”转化为“比例式”,如下图示:
不难证明△MHE∽△FHN,得到HE/HN=HM/HF,根据比例性质,可得到HE•HF=HM•HN(这时已经转化到圆中的相关线段的乘积形式).
类似地,继续将HM•HN转化其他乘积式(往已知方向转化),如下图示,
不难证明△AMH∽△NBH,得到HE/HN=HM/HF,根据比例性质,可得到AH•BH=HM•HN.
综上所述,可得:HE•HF=AH•BH=2×8=16.
【反思】常用“相似”将“乘积式”转化为“比例式”的数学思想是解决相似相关问题的重要方法,解题时,可尽量将未知量(或所求的量)往已知图形或已知量方向进行转化.
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