如图,矩形ABCD的边AD、AB分别与⊙O相切于E、F,AE=.
(1)求弧EF的长.
(2)若AD=,直线MN分别交DA、DC于点M、N,∠DMN=60°,将直线MN沿射线DA方向平移,当MN和⊙O第一次相切时,求点D到直线MN的距离.
(3)若点D到直线MN的距离为4时,请直接写出⊙O和直线MN的位置关系.
网友回答
解:(1)连接OE、OF.
∵AD、AB与⊙O相切于E、F,
∴OE⊥AD,OF⊥AB
∵矩形ABCD中,∠A=90°,
∴四边形OEAF是矩形.
∵OE=OF,
∴四边形OEAF是正方形,
∴OE=OF=AE=,∠O=90°,
∴弧EF的长为:=;
(2)当MN和⊙O第一次相切时,设MN交AD于P,交BC于Q,连接OP,OE,过D作DG⊥MN于G.
∵MN∥PQ,
∴∠DMN=∠DPQ=60°,
∴∠APQ=120°.
∵PA和PQ与⊙O相切,
∴∠EPO=∠OPQ=60°.
在△OEP中,∠OEP=90°,∠EOP=30°,OE=,
∴EP=1,OP=2,
∴DP=AD-AE-EP=+5--1=4.
在△DPG中,∵∠DGP=90°,∠PDG=30°,
∴DG=PD?cos30°=2,
∴点D到直线MN的距离d为2;
(3)设点D到直线MN的距离为d.
由(2)知,当d=2时,直线MN与⊙O第一次相切,
∵⊙O的半径为,∴当d=4时,直线MN与⊙O第二次相切,
又∵2<4<4,
∴当d=4时,MN直线与⊙O相交.
解析分析:(1)连接OE、OF,利用相切证明四边形AFOE是正方形,再根据弧长公式求弧长;
(2)当MN和⊙O第一次相切时,设MN交AD于P,交BC于Q,连接OP,OE,过D作DG⊥MN于G.先解直角△OEP,求出EP=1,OP=2,得出DP=4,再解直角△DPG,即可求出DG的长度;
(3)根据(2),可知MN和⊙O第一次相切时d的值,再结合⊙O的半径即可得出d为4时⊙O和直线MN的位置关系.
点评:本题主要考查了直线与圆的位置关系,弧长的计算,切线的性质及解直角三角形,综合性较强,难度中等.