在边长为10的正方形ABCD中,以AB为直径作半圆O,如图①,E是半圆上一动点,过点E作EF⊥AB,垂足为F,连接DE.
(1)当DE=10时,求证:DE与圆O相切;
(2)求DE的最长距离和最短距离;
(3)如图②,建立平面直角坐标系,当DE=10时,试求直线DE的解析式.
网友回答
证明:(1)如图1,连接OE,OD,由题意得,
DE=DA=10,,OD为公共边
∴△AOD≌△EOD(SSS)
∴∠OED=∠OAD=90°
∴OE⊥DE,
∴DE与圆O相切.
(2)当点E运动到与B点重合的位置时,如图2,DE为正方形ABCD的对角线,所以此时DE最长,
有:,
当点E运动到线段OD与半圆O的交点处时,DE最短.
证明如下:
在半圆O上任取一个不与点E重合的点E′,连接OE′,DE′.如图3,
在△ODE′中,∵OE′+DE′>OD即:OE′+DE′>OE+DE,
∵OE′=OE,
∴DE′>DE
∵点E′是任意一个不与点E重合的点,∴此时DE最短.
∴,
(3)当点E与点A重合时,DE=DA=10,此时,直线DE的解析式为y=10;如图4,
当点E与点A不重合时,过点E作GH⊥x轴,分别交AD,x轴于点G,H,连接OE.
则四边形AFEG是矩形,
连接OD,
∵AD=DE,OA=OE,OD=OD,
∴△AOD≌△EOD,
∴∠OED=90°,
∴DE为圆O的切线
∴∠FEG=∠OED=90°
∴∠FEO=∠GED,
又∵∠OFE=∠DGE=90°
∴△OFE∽△DGE
∴,
设E(m,n),则有:EF=m,OF=OB-FB=5-n
得:,
解得:,即:E(4,2)
又直线DE过点D(10,10),设直线DE解析式为y=kx+b,则有:,
解得:,即:
∴当DE=10时,直线DE的解析式为;
以下两种解法涉及高中知识,仅供参考:
另解2:
(1)当点E与点A重合时,DE=DA=10,此时,直线DE的解析式为y=10;
(2)当点E与点A不重合时,,
设直线且经过点(10,10),代入求得
所以直线DE的解析式为;
另解3:
依题意得:点O的坐标为(0,5),设直线DE的解析式为y=kx+b
由点到直线的距离公式得:,即(b-5)2=25(k2+1)①
直线DE过点D(10,10),得10=10k+b②
由①②解得:75k2-100k=0,解得
所以直线DE的解析式为:为.
解析分析:(1)如图1,连接OE,OD,由题意得,DE=DA=10,利用(SSS)判定△AOD≌△EOD,从可得∠OED=∠OAD=90°即可.
(2)当点E运动到与B点重合的位置时,如图2,DE为正方形ABCD的对角线,所以此时DE最长,利用勾股定理求得DE,证明当点E运动到线段OD与半圆O的交点处时,DE最短.然后求得DE=OD-OE即可.
(3)当点E与点A重合时,DE=DA=10,此时,直线DE的解析式为y=10;如图4,当点E与点A不重合时,过点E作GH⊥x轴,分别交AD,x轴于点G,H,连接OE.则四边形AFEG是矩形,且DE为圆O的切线,求证△OFE∽△DGE,利用其对应边成比例,设E(m,n),则有:EF=m,OF=OB-FB=5-n求得即可.
点评:此题涉及到的知识点较多,有相似三角形的判定与性质,待定系数法求一次函数解析式,勾股定理,切线的判定与性质,综合性很强,是一道很典型的题目.