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2017 年黑龙江预赛 · 第 17 题
F2解答题平面几何综合
如图,已知 PA 是 ⊙O 的切线,A 是切点,直线 PO 交 ⊙O 于 B,C 两点,D 是 OC 的中点,连接 AD 并延长交 ⊙O 于点 E。若 PA=23,∠APB=30∘。
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作答
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
解析
提示
切线与半径垂直,先在切点处的直角三角形中求半径和圆心角。
解答
由切线性质,OA⊥PA。图中射线 PB 与 PO 同向,所以 ∠APO=30∘。在直角三角形 PAO 中,
OA=PAtan30∘=2,OP=PA/cos30∘=4.
又 ∠AOP=60∘,而 OP 与 OC 反向,故 ∠AOC=120∘。图中 E 不在这条较小的弧 AC 上,圆周角定理给出
∠AEC=60∘.
由于 OD=OC/2=1,在 △AOD 中由余弦定理,
AD2=OA2+OD2−2OA⋅ODcos120∘=7.
点 D 在弦 AE 内,圆幂关系为 DA⋅DE=OA2−OD2=3。因此
AE=AD+DE=7+73=7107.
复核
独立取 O=(0,0),P=(−4,0),C=(2,0),D=(1,0),A=(−1,3)。直线 AD 与圆的另一交点为 E=(13/7,−33/7),到原点的距离为 2,直接算 AE2=100/7。E 位于较小弧 AC 之外,角度取 60∘ 而非补角。
方法总结
切线给直角,圆心共线给中心角;弦内点的两段乘积可由点幂求出。圆周角和弦内分段都要核图中位置。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
切线、同弧圆周角及相交弦均为自然常规路线;需选择辅助线但无额外结构,F2。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:圆幂与根轴、正弦定理与余弦定理
专题卡:边角互化(正弦、余弦定理消元)、圆幂与根轴