如图,扇形OMN的半径为1,圆心角是90°.点B是上一动点,BA⊥OM于点A,BC⊥ON于点C,点D、E、F、G分别是线段OA、AB、BC、CO的中点,GF与CE相交

发布时间:2020-08-07 03:05:47

如图,扇形OMN的半径为1,圆心角是90°.点B是上一动点,BA⊥OM于点A,BC⊥ON于点C,点D、E、F、G分别是线段OA、AB、BC、CO的中点,GF与CE相交于点P,DE与AG相交于点Q.
(1)求证:四边形EPGQ是平行四边形;
(2)探索当OA的长为何值时,四边形EPGQ是矩形;
(3)连接PQ,试说明3PQ2+OA2是定值.

网友回答

解:(1)证明:连接OB,如图①,
∵BA⊥OM,BC⊥ON,
∴∠BAO=∠BCO=90°,
∵∠AOC=90°,
∴四边形OABC是矩形.
∴AB∥OC,AB=OC,
∵E、G分别是AB、CO的中点,
∴AE∥GC,AE=GC,
∴四边形AECG为平行四边形.
∴CE∥AG,
∵点D、E、F、G分别是线段OA、AB、BC、CO的中点,
∴GF∥OB,DE∥OB,
∴PG∥EQ,
∴四边形EPGQ是平行四边形;

(2)如图②,当∠CED=90°时,?EPGQ是矩形.
此时∠AED+∠CEB=90°.
又∵∠DAE=∠EBC=90°,
∴∠AED=∠BCE.
∴△AED∽△BCE,
∴.
设OA=x,AB=y,则:=:x,
得y2=2x2,
又?OA2+AB2=OB2,
即x2+y2=12.
∴x2+2x2=1,
解得:x=.
当OA的长为时,四边形EPGQ是矩形;

(3)如图③,连接GE交PQ于O′,
∵四边形EPGQ是平行四边形,
∴O′P=O′Q,O′G=0′E.
过点P作OC的平行线分别交BC、GE于点B′、A′.
由△PCF∽△PEG得,,
∴PA′=A′B′=AB,GA′=GE=OA,
∴A′O′=GE-GA′=OA.
在Rt△PA′O′中,PO′2=PA′2+A′O′2,
即?,
又?AB2+OA2=1,
∴3PQ2=AB2+,
∴OA2+3PQ2=OA2+(AB2+)=.
解析分析:(1)由BA⊥OM,BC⊥ON,∠AOC=90°,可判定四边形OABC是矩形,即可得AB∥OC,AB=OC,又由E、G分别是AB、CO的中点,即可得四边形AECG为平行四边形,连接OB,点D、E、F、G分别是线段OA、AB、BC、CO的中点,根据三角形中位线的性质,即可得PG∥EQ,即可判定四边形EPGQ是平行四边形;
(2)由当∠CED=90°时,?EPGQ是矩形,易得△AED∽△BCE,根据相似三角形的对应边成比例与勾股定理,即可求得OA的长;
(3)连接GE交PQ于O′,易得O′P=O′Q,O′G=0′E,然后过点P作OC的平行线分别交BC、GE于点B′、A′,由△PCF∽△PEG,根据相似三角形的对应边成比例与勾股定理,即可求得3PQ2+OA2的值.

点评:此题考查了相似三角形的判定与性质、平行四边形的判定与性质、矩形的判定与性质以及勾股定理等知识.此题综合性较强,难度较大,解题的关键是注意准确作出辅助线,注意数形结合思想与方程思想的应用.
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