几何画板解析2017年广东省广州市倒一(几何背景)
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(2017•广州)如图,AB是⊙O的直径,弧AC=弧BC,AB=2,连接AC.
(1)求证:∠CAB=45°;
(2)若直线l为⊙O的切线,C是切点,在直线l上取一点D,使BD=AB,BD所在的直线与AC所在的直线相交于点E,连接AD.
①试探究AE与AD之间的是数量关系,并证明你的结论;
②EB/CD是否为定值?若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由.
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【图文解析】
(1)简析:450的角,很自然联想到“等腰直角三角形的两锐角”或“直角的一半”等。
法一:如下图示,由弧AC=弧BC得∠AOC=∠BOC=1800/2=900,又根据“圆周角定理”知:∠CAB=1/2∠BOC=900/2=450(或根据等腰三角形的性质:OA=OC,∠CAB=∠CBA=900/2=450).
法二:如下图示,连接BC,由AB是⊙O的直径,得∠ACB=90°,又由弧AC=弧BC,得AC=BC,所以∠CAB=∠CBA=(1800-900)/2=450.
(2)根据“点D的位置”不同,可分为下列两种情况:
第一种情形:
当D在C左侧(即∠ABD为锐角)时,如下图示,
首先,根据切线的性质和等腰直角三角形的性质不难证明CD∥AB。如下图示:
其次,由BD=AB(是直径)=2OC(与半径相关联)=2×半径……,由此可大胆地猜想:如果将“这种关系”在同一三角形(尤其是直角三角形)中构造出来,结合三角函数的定义,又可得到:角之间的相关结论;如下图示,
易证四边形OCDF是矩形,得DF=OC(设半径为R),而BD=AB=2R,在Rt△BDF中,由sinB=R/2R=1/2,得到∠B=300.
或:
类似上述思路可证得∠BDF=300,进一步得到∠ABD=300.
现在回到△ABD中,不难得到(如下图示):
同时,根据“三角形的一个外角可以等两个不相邻的内角和”又可得到:
因此,∠ADE=∠AED=750,所以AD=AE,如下图示:
至此,第①小题得到解决。
第二种情形:
当D在C右侧(即∠ABD为钝角)时,如下图示,
类似第一种情形,简析如下:
从而∠E=∠ADE=150,因此AD=AE.
下面,分析第②小题
第一种情形:
当D在C左侧(即∠ABD为锐角)时,如下图示,
从上面的分析,可以发现AB∥CD,∠B=∠CAD=300,因此可以得到与CD、BE相关的多对两三角形相似,而CD、BE又与半径有密切的联系.
可先考虑△CAD和△BAE,如下图示,
得到△CAD∽△BAE,所以CD:AE=AC:AB=1:根号2,得到:
现回到△ABE,如下图示,
具备三个元素,显然△ABE可通过 “添加高线转化为直角三角形”可解(用a的式子表示),即可求得BE的长(用a表示).
在不影响两特殊角的情况下,可通过E点添垂线段,如下图示:
得到BE=2a=2CD.
所以BE:CD=2.
第二种情形:
当D在C右侧(即∠ABD为钝角)时,如下图示,
类似第一种解法,简析如下:
【反思】本题有多对三角形相似,由此得到的比例式非常丰富。如下图示:
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