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利用相似三角形性质求解圆的相切问题是数学中考的常考题型,本文就例题详细解析这类题型的解题思路,希望能给初三学生的数学学习带来帮助。
例题
如图,已知Rt△ABC中,∠ACB=90°,BC=2,AC=3,以点C为圆心、CB为半径的圆交AB于点D,过点A作AE∥CD,交BC的延长线于点E,P是CE延长线上一点,直线AP、CD交于点Q。
(1)求CE的长;
(2)如果△ACQ∽△CPQ,求CP的长;
(3)如果以点A为圆心,AQ为半径的圆与⊙C相切,求CP的长。
1、求CE的长
根据平行线性质和题目中的条件:AE∥CD,则∠BAE=∠BDC;
根据等边对等角性质和题目中的条件:CD=BC,则∠ABC=∠BDC;
根据结论:∠BAE=∠BDC,∠ABC=∠BDC,则∠BAE=∠ABC;
根据等角对等边性质和结论:∠BAE=∠ABC,则BE=AE;
设CE=x
根据题目中的条件:BC=2,CE=x,则BE=BC+CE=2+x;
根据结论:BE=AE,BE=2+x,则AE=2+x;
根据勾股定理和结论:∠ACB=∠ACE=90°,AC=3,CE=x,AE=2+x,AE^2=AC^2+CE^2,则x=5/4;
所以,CE的长为5/4。
2、当△ACQ∽△CPQ时,求CP的长
根据相似三角形的性质和题目中的条件:△ACQ∽△CPQ,则∠QAC=∠QCP;
根据外角的性质和结论:∠QAC=∠P+∠ACP,∠QCP=∠ACQ+∠ACP,∠QAC=∠QCP,则∠P=∠ACQ;
根据平行线的性质和结论:AE∥CD,则∠CAE=∠ACQ;
根据结论:∠P=∠ACQ,∠CAE=∠ACQ,则∠P=∠CAE;
根据相似三角形的判定和结论:∠P=∠CAE,∠ACP=∠ACE,则△ACP∽△ECA;
根据相似三角形的性质和结论:△ACP∽△ECA,则AC/CE=CP/AC;
根据结论:AC=3,CE=5/4,AC/CE=CP/AC,则CP=36/5。
3、当以点A为圆心,AQ为半径的圆与⊙C相切,求CP的长
设CP=a
根据平行线等分线段定理和题目中的条件:AE∥CD,则AP/AQ=EP/CE;
根据勾股定理和结论:∠ACE=90°,AC=3,CP=a,AP^2=AC^2+CP^2,则AP=√9+a^2;
根据结论:CP=a,CE=5/4,则EP=CP-CE=a-5/4;
(1)以点A为圆心,AQ为半径的圆与⊙C外切
根据题目中的条件:AC=3,BC=2,则AQ=AC-BC=1;
根据结论:AP/AQ=EP/CE,EP=a-5/4,AQ=1,CE=5/4,AP=√9+a^2,则a无解,即不存在这样的圆;
(2)以点A为圆心,AQ为半径的圆与⊙C内切
根据题目中的条件:AC=3,BC=2,则AQ=AC+BC=5;
根据结论:AP/AQ=EP/CE,EP=a-5/4,AQ=5,CE=5/4,AP=√9+a^2,则a=(20+4√10)/15或(20-4√10)/15;
根据结论:a=(20-4√10)/15<BC,则a=(20-4√10)/15不符合条件,舍去;
所以,当CP=(20+4√10)/15时,以点A为圆心,AQ为半径的圆与⊙C内切。
结语
解决本题的关键是利用相似三角形的对应角相等、对应边成比例的性质,得到角度之间的等量关系和线段长度之间的数量关系,设未知数列方程就可以求得题目需要的值。