2021-2022学年江苏省镇江市九年级(上)期中数学试卷 解析版
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一、填空题(本大题共12小题,每小题2分,共24分)
1.(2分)若x(x﹣2)=0,则x= .
2.(2分)已知线段PQ=2cm,以P为圆心,1.5cm为半径画圆,则点Q与⊙P的位置关系是点Q在 .(填“圆内”、“圆外”或“圆上”)
3.(2分)已知一元二次方程x2﹣8x﹣c=0有一个根为2,则c= .
4.(2分)如图,四边形ABCD内接于⊙O,E为DC延长线上一点,∠A=65°,则∠BCE的度数为 °.
5.(2分)关于x的方程(m﹣2)x|m|+x﹣1=0是一元二次方程,则m的值为 .
6.(2分)如图,已知⊙O是△ABC的外接圆,⊙O的半径为5,AB=5,则∠C的度数为 °.
7.(2分)已知圆弧所在圆的半径为12,所对的圆心角为60°,则这条弧的长度为 .(结果保留π)
8.(2分)某小组同学每人给本组其他人员送一张新年贺卡,若全组共送贺卡20张,设这个小组的同学共有x人,根据题意可列方程: .
9.(2分)如图,AB是⊙O的直径,AC是⊙O的弦,过点C的切线交AB的延长线于点D.若∠A=30°,则∠D的度数为 °.
10.(2分)一个立体图形的三视图如图所示,根据图中数据求得这个立体图形的侧面积为 .
11.(2分)按照如图所示方法三次折叠半径为1的圆形纸片,则图3中阴影部分的面积为 .(结果保留π)
12.(2分)如图,在平面直角坐标系中,以坐标原点为圆心的同心圆,小圆的半径为1,大圆的弦AB与小圆相切,且AB=6,双曲线y=与大圆恰有两个公共点M、N,则k= .
二、选择题(本大题共有6小题,每小题3分,共18分)
13.(3分)用配方法解一元二次方程x2+3=4x,下列配方正确的是( )
A.(x+2)2=2 B.(x﹣2)2=7 C.(x+2)2=1 D.(x﹣2)2=1
14.(3分)若⊙O的半径为4,圆心O到直线l的距离为5,则直线l与⊙O的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.无法确定
15.(3分)如图,⊙O是正五边形ABCDE的外接圆,则∠ADE的度数为( )
A.40° B.36° C.32° D.30°
16.(3分)解方程(x﹣1)2﹣5(x﹣1)+4=0时,我们可以将x﹣1看成一个整体,设x﹣1=y,则原方程可化为y2﹣5y+4=0,解得y1=1,y2=4.当y=1时,即x﹣1=1,解得x=2;当y=4时,即x﹣1=4,解得x=5,所以原方程的解为:x1=2,x2=5.则利用这种方法求得方程 (2x+5)2﹣4(2x+5)+3=0的解为( )
A.x1=1,x2=3 B.x1=﹣2,x2=3
C.x1=﹣3,x2=﹣1 D.x1=﹣1,x2=﹣2
17.(3分)如图,点A、B、C是⊙O上的点,且∠ACB=90°,AC=6,BC=8,∠ACB的平分线交⊙O于D,下列4个判断:①⊙O的半径为5;②CD的长为7;③在BC弦所在直线上存在3个不同的点E,使得△CDE是等腰三角形;④在BC弦所在直线上存在2个不同的点F,使得△CDF是直角三角形;正确判断的个数有( )
A.1 B.2 C.3 D.4
18.(3分)如图,在平面直角坐标系中,直线y=分别与x轴、y轴相交于点A、B,点E、F分别是正方形OACD的边OD、AC上的动点,且DE=AF,过原点O作OH⊥EF,垂足为H,连接HA、HB,则△HAB面积的最大值为( )
A. B.12 C.6+3 D.
三、解答题(本大题共有8小题,共78分)
19.(20分)解方程:
(1)x2+6x=0;
(2)(y﹣1)2﹣4=0;
(3)2x2﹣5x+1=0;
(4)5x(x﹣3)=2(x﹣3).
20.(6分)已知关于x的一元二次方程kx2+kx+=0有两个相等的实数根,求k的值,并求这个方程的根.
21.(6分)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°.
(1)用直尺和圆规作⊙O,使圆心O在AC上,且⊙O与BC、AB都相切;(要求:不写作法,保留作图痕迹)
(2)若AC=6,BC=8,则⊙O的半径长为 .
22.(7分)如图,AB为⊙O的直径,D、E在⊙O上,C是AB的延长线上一点,且∠CEB=∠D.
(1)判断直线CE与⊙O的位置关系,并说明理由;
(2)若∠D=35°,则∠C的度数为 °.
23.(7分)某小区2010年屋顶绿化面积为2000平方米,计划2012年屋顶绿化面积要达到2880平方米.如果每年屋顶绿化面积的增长率相同,那么这个增长率是多少?
24.(10分)定义:我们将能完全覆盖某平面图形的圆称为该平面图形的覆盖面.其中,能完全覆盖平面图形的最小圆称为该平面图形的最小覆盖圆.
例如:
(1)如图1,线段AB的最小覆盖圆就是以线段AB为直径的圆;
(2)如图2,Rt△ABC的最小覆盖圆就是以斜边AB为直径的圆.
【问题1】覆盖锐角三角形
如图3,在正方形网格中建立的平面直角坐标系中,△ABC的顶点A位于坐标原点,顶点B、C的坐标分别为(4,0)、(3,3).则△ABC的最小覆盖圆的圆心坐标为 ;半径长为 .
【问题2】覆盖钝角三角形
如图4,钝角△MNP中,MN=4,∠MPN=116°,则△MNP的最小覆盖圆的半径为 .
【问题3】某地有四个村庄A,B,C,D(其位置如图5所示),现拟建一个5G网络信号中转站,为了使这四个村庄的居民都能接收到信号,且使中转站所需发射功率最小(距离越小,所需功率越小),经过工程人员测量得到CD=6km及图中相关各角度等数据,求四边形ABCD区域最小覆盖圆的半径.
25.(10分)数学课上老师提出问题:“在矩形ABCD中,AB=4,BC=10,E是AB的中点,P是BC边上一点,以P为圆心,PE为半径作⊙P,当BP等于多少时,⊙P与矩形ABCD的边相切?”.
小明的思路是:解题应分类讨论,显然⊙P不可能与边AB及BC所在直线相切,只需讨论⊙P与边AD及CD相切两种情形.请你根据小明所画的图形解决下列问题:
(1)如图1,当⊙P与AD相切于点T时,求BP的长;
(2)如图2,当⊙P与CD相切时,
①求BP的长;
②若点Q从点B出发沿射线BC移动,连接AQ,M是AQ的中点,则在点Q的移动过程中,直接写出点M在⊙P内的路径长为 .
26.(12分)在△ABC和△ADE中,∠BAC=∠DAE=90°,AB=AC,AD=AE,固定△ABC,将△ADE绕点A旋转一周,连接BE、CD相交于H,经过C、E、H三点作⊙O.
(1)如图1,求证:CE是⊙O的直径;
(2)若AB=3,AD=2,在△ADE旋转过程中,连接BD.
①点A恰好是△CEH的内心,如图2,求BD的长;
②当∠ABD最大时,直接写出△ACE的面积为 .
2021-2022学年江苏省镇江市九年级(上)期中数学试卷
参考答案与试题解析
一、填空题(本大题共12小题,每小题2分,共24分)
1.(2分)若x(x﹣2)=0,则x= 0或2 .
【分析】由已知方程得到两个关于x的一元一次方程,解之即可.
【解答】解:∵x(x﹣2)=0,
∴x=0或x﹣2=0,
解得x1=0,x2=2,
故答案为:0或2.
2.(2分)已知线段PQ=2cm,以P为圆心,1.5cm为半径画圆,则点Q与⊙P的位置关系是点Q在 圆外 .(填“圆内”、“圆外”或“圆上”)
【分析】根据点的圆的位置关系的判定方法进行判断.
【解答】解:∵⊙O的半径为1.5cm,PQ=2cm,
∴2>1.5,
∴点Q在圆外.
故答案为:圆外.
3.(2分)已知一元二次方程x2﹣8x﹣c=0有一个根为2,则c= ﹣12 .
【分析】将x=2代入方程即可求出c的值.
【解答】解:将x=2代入x2﹣8x﹣c=0,得22﹣8×2﹣c=0
解得c=﹣12
故答案为:﹣12.
4.(2分)如图,四边形ABCD内接于⊙O,E为DC延长线上一点,∠A=65°,则∠BCE的度数为 65 °.
【分析】根据圆内接四边形的性质得到∠BCD+∠A=180°,根据邻补角的概念得到∠BCD+∠BCE=180°,进而得出∠BCE=∠A,得到答案.
【解答】解:∵四边形ABCD内接于⊙O,
∴∠BCD+∠A=180°,
∵∠BCD+∠BCE=180°,∠A=65°,
∴∠BCE=∠A=65°,
故答案为:65.
5.(2分)关于x的方程(m﹣2)x|m|+x﹣1=0是一元二次方程,则m的值为 ﹣2 .
【分析】先根据一元二次方程的定义列出方程组,再求出m的值即可.
【解答】解:由题意可知:,解得:m=﹣2.
6.(2分)如图,已知⊙O是△ABC的外接圆,⊙O的半径为5,AB=5,则∠C的度数为 30 °.
【分析】根据等边三角形的性质求出∠AOB的度数,再根据圆周角定理求出∠C的度数.
【解答】解:∵⊙O的半径为5,AB=5,
∴△AOB为等边三角形,
∴∠AOB=60°,
∴∠C=∠AOB=30°,
故答案为:30.
7.(2分)已知圆弧所在圆的半径为12,所对的圆心角为60°,则这条弧的长度为 4π .(结果保留π)
【分析】利用弧长的计算公式计算即可.
【解答】解:l==4π,
故答案为:4π.
8.(2分)某小组同学每人给本组其他人员送一张新年贺卡,若全组共送贺卡20张,设这个小组的同学共有x人,根据题意可列方程: x(x﹣1)=20 .
【分析】设这个小组的同学共有x人,则每人需送出(x﹣1)张新年贺卡,根据全组共送贺卡20张,即可得出关于x的一元二次方程,此题得解.
【解答】解:设这个小组的同学共有x人,则每人需送出(x﹣1)张新年贺卡,
依题意得:x(x﹣1)=20.
故答案为:x(x﹣1)=20.
9.(2分)如图,AB是⊙O的直径,AC是⊙O的弦,过点C的切线交AB的延长线于点D.若∠A=30°,则∠D的度数为 30 °.
【分析】连接OC,根据切线的性质定理得到∠OCD=90°,根据三角形内角和定理求出∠D.
【解答】解:连接OC,
∵CD为⊙O的切线,
∴∠OCD=90°,
由圆周角定理得,∠COD=2∠A=60°,
∴∠D=90°﹣60°=30°,
故答案为:30.
10.(2分)一个立体图形的三视图如图所示,根据图中数据求得这个立体图形的侧面积为 15π .
【分析】从主视图以及左视图都为一个三角形,俯视图为一个圆形看,可以确定这个几何体为一个圆锥,由三视图可知圆锥的底面半径为3,高为4,故母线长为5,据此可以求得其侧面积.
【解答】解:由三视图可知圆锥的底面半径为3,高为4,所以母线长为5,
所以侧面积为πrl=3×5π=15π,
故答案为:15π.
11.(2分)按照如图所示方法三次折叠半径为1的圆形纸片,则图3中阴影部分的面积为 .(结果保留π)
【分析】根据翻折变换求出OC=OD=,BC⊥OD,再解直角三角形得出BC和∠BOC,从而得出∠AOB,然后根据S阴影=S△BOC+S扇形AOB,由三角形面积公式和扇形的面积公式计算即可.
【解答】解:如图:连接OB,
由题意可得:OD=OB=OA=1,
∴OC=OD=,BC⊥OD,
∴BC==,
∵cos∠BOC===,
∴∠BOC=60°,
∴∠AOB=90°﹣60°=30°,
∴S阴影=S△BOC+S扇形AOB=××+=.
故答案为:.
12.(2分)如图,在平面直角坐标系中,以坐标原点为圆心的同心圆,小圆的半径为1,大圆的弦AB与小圆相切,且AB=6,双曲线y=与大圆恰有两个公共点M、N,则k= ﹣5 .
【分析】由垂径定理求得BD=3,然后根据勾股定理求得OB,根据反比例函数和圆的对称性即可得到M、N在直线y=﹣x,进而即可求得M的坐标,进一步求得k的值.
【解答】解:过O点作OD⊥AB于D,连接OB,
∵AB是大圆O的弦,
∴BD=AB==3,
∴OB===,
由反比例函数与圆的对称性可知,M、N关于原点对称,
∴M、N在直线y=﹣x上,
∵OM=OB=,
∴M(﹣,),
∵双曲线y=与大圆恰有两个公共点M、N,
∴k=﹣×=5,
故答案为:﹣5.
二、选择题(本大题共有6小题,每小题3分,共18分)
13.(3分)用配方法解一元二次方程x2+3=4x,下列配方正确的是( )
A.(x+2)2=2 B.(x﹣2)2=7 C.(x+2)2=1 D.(x﹣2)2=1
【分析】将方程常数项移到右边,未知项移到左边,然后两边都加上4,左边化为完全平方式,右边合并即可得到结果.
【解答】解:x2+3=4x,
整理得:x2﹣4x=﹣3,
配方得:x2﹣4x+4=4﹣3,即(x﹣2)2=1.
故选:D.
14.(3分)若⊙O的半径为4,圆心O到直线l的距离为5,则直线l与⊙O的位置关系是( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.无法确定
【分析】若d<r,则直线与圆相交;若d=r,则直线于圆相切;若d>r,则直线与圆相离.
【解答】解:根据圆心到直线的距离5大于圆的半径4,则直线和圆相离.
故选:C.
15.(3分)如图,⊙O是正五边形ABCDE的外接圆,则∠ADE的度数为( )
A.40° B.36° C.32° D.30°
【分析】首先求得正五边形的中心角,然后利用圆周角定理求得答案即可.
【解答】解:如图:连接AO、EO,
在正五边形ABCDE中,∠AOE==72°,
∴∠ADE=∠AOE=×72°=36°,
故选:B.
16.(3分)解方程(x﹣1)2﹣5(x﹣1)+4=0时,我们可以将x﹣1看成一个整体,设x﹣1=y,则原方程可化为y2﹣5y+4=0,解得y1=1,y2=4.当y=1时,即x﹣1=1,解得x=2;当y=4时,即x﹣1=4,解得x=5,所以原方程的解为:x1=2,x2=5.则利用这种方法求得方程 (2x+5)2﹣4(2x+5)+3=0的解为( )
A.x1=1,x2=3 B.x1=﹣2,x2=3
C.x1=﹣3,x2=﹣1 D.x1=﹣1,x2=﹣2
【分析】首先根据题意可以设y=2x+5,方程可以变为 y2﹣4y+3=0,然后解关于y的一元二次方程,接着就可以求出x.
【解答】解:(2x+5)2﹣4(2x+5)+3=0,
设y=2x+5,
方程可以变为 y2﹣4y+3=0,
∴y1=1,y2=3,
当y=1时,即2x+5=1,解得x=﹣2;
当y=3时,即2x+5=3,解得x=﹣1,
所以原方程的解为:x1=﹣2,x2=﹣1.
故选:D.
17.(3分)如图,点A、B、C是⊙O上的点,且∠ACB=90°,AC=6,BC=8,∠ACB的平分线交⊙O于D,下列4个判断:①⊙O的半径为5;②CD的长为7;③在BC弦所在直线上存在3个不同的点E,使得△CDE是等腰三角形;④在BC弦所在直线上存在2个不同的点F,使得△CDF是直角三角形;正确判断的个数有( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】①正确,利用勾股定理求出AB即可;
②正确,如图1中,过点D作DM⊥CA交CA的延长线于点M,DN⊥BC于N.证明四边形CMDN是正方形,求出CM,可得结论;
③错误,利用图象法,判断即可;
④正确,利用图象法判断即可.
【解答】解:如图1中,连接AB.
∵∠ACB=90°,
∴AB是直径,
∴AB===10,
∴⊙O的半径为5.故①正确,
如图1中,连接AD,BD,过点D作DM⊥CA交CA的延长线于点M,DN⊥BC于N.
∵CD平分∠ACB,
∴∠ACD=∠BCD,
∴=,
∴AD=BD,
∵∠M=∠DNC=90°,CD=CD,
∴△CDM≌△CDN(AAS),
∴CM=CN.DM=DN,
∵∠M=∠DNB=90°,DA=DB,
∴Rt△DMA≌Rt△DNB(HL),
∴AM=BN,
∵∠M=∠MAN=∠DNC=90°,
∴四边形CMDN是矩形,
∵DM=DN,
∴四边形CMDN是正方形,
∴CD=CM,
∵AC+CB=CM﹣AM+CN+BN=2CM=14,
∴CM=7,
∴CD=7,故②正确,
如图2中,满足条件的点E有4个,故③错误,
如图3中,满足条件的点F有2个,故④正确,
故选:C.
18.(3分)如图,在平面直角坐标系中,直线y=分别与x轴、y轴相交于点A、B,点E、F分别是正方形OACD的边OD、AC上的动点,且DE=AF,过原点O作OH⊥EF,垂足为H,连接HA、HB,则△HAB面积的最大值为( )
A. B.12 C.6+3 D.
【分析】先证明ON=CN,再证点H在以ON直径的圆上运动,则当点H在QM的延长线上时,点H到AB的距离最大,由相似三角形的性质可求MK,KQ的长,由三角形的面积公式可求解.
【解答】解:如图,连接AD,交EF于N,连接OC,取ON的中点M,连接MH,过点M作MQ⊥AB于Q,交AO于点K,作MP⊥OA与点P,
∵直线y=分别与x轴、y轴相交于点A、B,
∴点A(4,0),点B(0,﹣3),
∴OB=3,OA=4,
∴AB===5,
∵四边形ACDO是正方形,
∴OD∥AC,AO=AC=OD=4,OC=4,∠COA=45°,
∴∠EDN=∠NAF,∠DEN=∠AFN,
又∵DE=AF,
∴△DEN≌△AFN(ASA),
∴DN=AN,EN=NF,
∴点N是AD的中点,即点N是OC的中点,
∴ON=NC=2,
∵OH⊥EF,
∴∠OHN=90°,
∴点H在以ON直径的圆上运动,
∴当点H在QM的延长线上时,点H到AB的距离最大,
∵点M是ON的中点,
∴OM=MN=,
∵MP⊥OP,∠COA=45°,
∴OP=MP=1,
∴AP=3,
∵∠OAB+∠OBA=90°=∠OAB+∠AKQ,
∴∠AKQ=∠ABO=∠MKP,
又∵∠AOB=∠MPK=90°,
∴△MPK∽△AOB,
∴,
∴,
∴MK=,PK=,
∴AK=,
∵∠AKQ=∠ABO,∠OAB=∠KAQ,
∴△AKQ∽△ABO,
∴,
∴,
∴KQ=,
∴QM=KQ+MK=+=,
∴点H到AB的最大距离为+,
∴△HAB面积的最大值=×5×(+)=,
故选:D.
三、解答题(本大题共有8小题,共78分)
19.(20分)解方程:
(1)x2+6x=0;
(2)(y﹣1)2﹣4=0;
(3)2x2﹣5x+1=0;
(4)5x(x﹣3)=2(x﹣3).
【分析】(1)利用分解因式求解即可;
(2)利用直接开平方法求解即可;
(3)利用公式法求解即可;
(4)利用因式分解法求解即可.
【解答】解:(1)x2+6x=0,
x(x+6)=0,
∴x=0或x+6=0,
∴x1=0,x2=﹣6.
(2)(y﹣1)2﹣4=0,
(y﹣1)2=4,
∴y﹣1=±2,
∴y1=3,y2=﹣1;
(3)2x2﹣5x+1=0,
∵a=2,b=﹣5,c=1,
∴Δ=(﹣5)2﹣4×2×1=17>0,
∴x==,
∴x1=,x2=.
(4)5x(x﹣3)=2(x﹣3),
5x(x﹣3)﹣2(x﹣3)=0,
(x﹣3)(5x﹣2)=0,
∴x﹣3=0或5x﹣2=0,
∴x1=3,x2=.
20.(6分)已知关于x的一元二次方程kx2+kx+=0有两个相等的实数根,求k的值,并求这个方程的根.
【分析】若一元二次方程kx2+kx+=0有两个相等的实数根,则根的判别式Δ=b2﹣4ac=0,建立关于k的方程,求出k的取值后,再解关于x的方程即可.
【解答】解:∵一元二次方程kx2+kx+=0有两个相等的实数根,
∴k≠0且Δ=k2﹣k=0,
解得,k=1,
∴关于x的一元二次方程是x2+x+=0,
∴x1=x2=.
21.(6分)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°.
(1)用直尺和圆规作⊙O,使圆心O在AC上,且⊙O与BC、AB都相切;(要求:不写作法,保留作图痕迹)
(2)若AC=6,BC=8,则⊙O的半径长为 .
【分析】(1)作∠ABC的平分线,交AC于点O,再以点O为圆心、OC为半径作圆;
(2)记⊙O与AB的切点为D,连接OD,则OC=OD,BC=BD=8,设OC=OD=r,则AO=6﹣r,在Rt△AOD中,由AO2=AD2+OD2列出关于r的方程求解即可.
【解答】解:(1)如图所示,⊙O即为所求.
(2)记⊙O与AB的切点为D,
连接OD,则OC=OD,BC=BD=8,
设OC=OD=r,
则AO=6﹣r,
∵AC=6,BC=8,
∴AB=10,
∴AD=2,
在Rt△AOD中,由AO2=AD2+OD2得(6﹣r)2=22+r2,
解得r=,即⊙O的半径为,
故答案为:.
22.(7分)如图,AB为⊙O的直径,D、E在⊙O上,C是AB的延长线上一点,且∠CEB=∠D.
(1)判断直线CE与⊙O的位置关系,并说明理由;
(2)若∠D=35°,则∠C的度数为 20 °.
【分析】(1)连接OE,由圆周角定理证得∠EAB+∠EBA=90°,由已知和等腰三角形的性质证得∠EAB=∠CEB,∠OEB=∠OBE,进而证得∠OEC=90°,根据切线的判定定理即可证得CE与⊙O相切;
(2)先求出∠CEB=∠EAB=35°,进而求出∠EBA=55°,再根据三角形外角的性质即可求出∠C.
【解答】(1)证明:连接OE,
∵AB为⊙O的直径,
∴∠AEB=90°,
∴∠EAB+∠EBA=90°,
∵∠EAB=∠D,∠CEB=∠D,
∴∠EAB=∠CEB,
∵OE=OB,
∴∠OEB=∠OBE,
∴∠OEC=∠OEB+∠CEB=∠EAB+∠EBA=90°,
∵OE是⊙O的半径,
∴CE与⊙O相切;
(2)解:由(1)知∠EAB+∠EBA=90°,
∵∠EAB=∠D=35°,
∴∠EBA=90°﹣35°=55°,∠CEB=∠D=35°,
∵∠EBA=∠CEB+∠C,
∴∠C=∠EBA﹣∠CEB=55°﹣35°=20°,
故答案为:20.
23.(7分)某小区2010年屋顶绿化面积为2000平方米,计划2012年屋顶绿化面积要达到2880平方米.如果每年屋顶绿化面积的增长率相同,那么这个增长率是多少?
【分析】设出这个增长率是x,根据已知条件找出等量关系列出方程,求出x的值,即可得出答案.
【解答】解:设这个增长率是x,根据题意得:
2000(1+x)2=2880,
解得:x1=20%,x2=﹣220%(舍去)
答:这个增长率是20%.
24.(10分)定义:我们将能完全覆盖某平面图形的圆称为该平面图形的覆盖面.其中,能完全覆盖平面图形的最小圆称为该平面图形的最小覆盖圆.
例如:
(1)如图1,线段AB的最小覆盖圆就是以线段AB为直径的圆;
(2)如图2,Rt△ABC的最小覆盖圆就是以斜边AB为直径的圆.
【问题1】覆盖锐角三角形
如图3,在正方形网格中建立的平面直角坐标系中,△ABC的顶点A位于坐标原点,顶点B、C的坐标分别为(4,0)、(3,3).则△ABC的最小覆盖圆的圆心坐标为 (2,1) ;半径长为 .
【问题2】覆盖钝角三角形
如图4,钝角△MNP中,MN=4,∠MPN=116°,则△MNP的最小覆盖圆的半径为 2 .
【问题3】某地有四个村庄A,B,C,D(其位置如图5所示),现拟建一个5G网络信号中转站,为了使这四个村庄的居民都能接收到信号,且使中转站所需发射功率最小(距离越小,所需功率越小),经过工程人员测量得到CD=6km及图中相关各角度等数据,求四边形ABCD区域最小覆盖圆的半径.
【分析】【问题1】网格中找出AB和AC垂直平分线交点,再根据勾股定理求得半径;
【问题2】MN的中点是覆盖圆圆心,是半径;
【问题3】△ACD的外接圆就是四边形ABCD的最小覆盖圆.
【解答】【问题1】解:如图1,
AB和AC垂直平分线的交点在I(2,1),
OI==,
故答案是(2,1),;
【问题2】解:如图2,
将M、N两点覆盖,到M、N最小距离是点O的位置,
即OM=ON=2,此时⊙O可以覆盖点P,
∴△MNP的最小覆盖圆的半径是2;
【问题3】解:如图3,
∵△ADC的最小覆盖圆可以将四边形ABCD覆盖,
∴四边形ABCD的最小覆盖圆是△ACD的外接圆,
作直径DE,连接CE,
∵=,
∴∠E=∠DAC=60°,
∴CE====4;
∴OD=2,
即四边形ABCD的最小覆盖圆半径是2.
25.(10分)数学课上老师提出问题:“在矩形ABCD中,AB=4,BC=10,E是AB的中点,P是BC边上一点,以P为圆心,PE为半径作⊙P,当BP等于多少时,⊙P与矩形ABCD的边相切?”.
小明的思路是:解题应分类讨论,显然⊙P不可能与边AB及BC所在直线相切,只需讨论⊙P与边AD及CD相切两种情形.请你根据小明所画的图形解决下列问题:
(1)如图1,当⊙P与AD相切于点T时,求BP的长;
(2)如图2,当⊙P与CD相切时,
①求BP的长;
②若点Q从点B出发沿射线BC移动,连接AQ,M是AQ的中点,则在点Q的移动过程中,直接写出点M在⊙P内的路径长为 9.6 .
【分析】(1)连接PT,由⊙P与AD相切于点T,可得四边形ABPT是矩形,即得PT=AB=4=PE,在Rt△BPE中,用勾股定理即得BP=2;
(2)①由⊙P与CD相切,有PC=PE,设BP=x,则PC=PE=10﹣x,在Rt△BPE中,由勾股定理得x2+22=(10﹣x)2,即可解得BP=4.8;
②点M在⊙P内的路径为EM,过P作PN⊥EM于N,由EM是△ABQ的中位线,可得四边形BPNE是矩形,即知EN=BP=4.8,故EM=2EN=9.6.
【解答】解:(1)连接PT,如图:
∵⊙P与AD相切于点T,
∴∠ATP=90°,
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠A=∠B=90°,
∴四边形ABPT是矩形,
∴PT=AB=4=PE,
∵E是AB的中点,
∴BE=AB=2,
在Rt△BPE中,BP===2;
(2)①∵⊙P与CD相切,
∴PC=PE,
设BP=x,则PC=PE=10﹣x,
在Rt△BPE中,BP2+BE2=PE2,
∴x2+22=(10﹣x)2,
解得x=4.8,
∴BP=4.8;
②点Q从点B出发沿射线BC移动,M是AQ的中点,点M在⊙P内的路径为EM,过P作PN⊥EM于N,如图:
由题可知,EM是△ABQ的中位线,
∴EM∥BQ,
∴∠BEM=90°=∠B,
∵PN⊥EM,
∴∠PNE=90°,EM=2EN,
∴四边形BPNE是矩形,
∴EN=BP=4.8,
∴EM=2EN=9.6.
故答案为:9.6.
26.(12分)在△ABC和△ADE中,∠BAC=∠DAE=90°,AB=AC,AD=AE,固定△ABC,将△ADE绕点A旋转一周,连接BE、CD相交于H,经过C、E、H三点作⊙O.
(1)如图1,求证:CE是⊙O的直径;
(2)若AB=3,AD=2,在△ADE旋转过程中,连接BD.
①点A恰好是△CEH的内心,如图2,求BD的长;
②当∠ABD最大时,直接写出△ACE的面积为 .
【分析】(1)先证明△CAD≌△BAE,从而∠ACD=∠ABE,进而命题得证;
(2)在∠CHE=90°基础上,点A是△CHE的内心时,推出∠CAE=135°,从而得出∠DAB=45°,解斜三角形ABD即可;
(3)作⊙A,AD为半径,当BD与⊙A相切时,∠ABD最大,此时求得BD的长,根据∠BAP=∠DAE=90°,得出∠PAE=∠BAD,进而解直角三角形PAE,求得AC上的高,从而求出△ACE的面积.
【解答】(1)证明:如图1,
∵∠BAC=∠DAE=90°,
∴∠BAC+∠BAD=∠DAE+∠BAD,
即:∠CAD=∠BAE,
∵AB=AC,AD=AE,
∴△CAD≌△BAD(SAS),
∴∠CAD=∠ABE,
∴点A、H、B、C共圆,
∴∠BHC=∠CAB=90°,
∴∠CHE=90°,
∴CE是⊙O的直径;
(2)如图2,
由(1)知:∠CHE=90°,
∴∠HCE+∠HEC=90°,
∵点A是△CEH的内心,
∴CA平分∠HCE,AE平分∠HEC,
∴∠ACE=,∠AEC=∠HEC,
∴∠ACE+∠AEC=(∠HCE+∠HEC)==45°,
∴∠CAE=180°﹣(∠ACE+∠AEC)=180°﹣45°=135°,
∵∠CAB=∠BAD=90°,
∴∠BAD=360°﹣∠CAB﹣∠BAD﹣∠CAE=45°,
作DG⊥AB于G,
∴AG=DG=AD•sin∠BAD=2×=2,
∴BG=AB﹣AG=3﹣2=1,
∴BG===;
(3)如图3,
以A为圆心,AD为半径作⊙A,
当BD与⊙A相切时,
∠ABD最大,
∴BD===1,
∴sin∠BAD==,
作EP⊥AC于P,
∵∠BAP=∠DAE=90°,
∴∠PAE=∠BAD,
∴PE=AE•sin∠PAE=AE•sin∠BAD=2×=,
∴S△ACE=AC•PE==,
故答案是.
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