如图,在Rt△ABC中,∠ACB=Rt∠,AC=2,tan2A+tan2B=,∠A>∠B,点P在斜边AB上移动,连接PC,
(1)求∠A的度数;
(2)设AP为x,CP2为y,求y关于x的函数表达式及自变量x的取值范围;
(3)求证:AP=1时,CP⊥AB.
网友回答
解:(1)在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=2,设BC=x.
则tanA=,tanB=.
∵tan2A+tan2B=,
∴+=,
去分母,得3x4-40x2+48=0,
∴(x2-12)(3x2-4)=0,
∵x>0,
∴x=2或.
经检验,x=2或都是原方程的根.
又∵∠A>∠B,
∴BC>AC,
即x>2,
∴x=2.
∴tanA==,
∴∠A=60°;
(2)如图,过点C作CD⊥AB于D,则AD=1,CD=.
P点的位置分两种情况:
①当点P在线段AD上时,0≤x≤1.
在直角△CDP中,∠CDP=90°,CD=,DP=AD-AP=1-x,
由勾股定理,得CP2=CD2+DP2,
∴y=3+(1-x)2,
∴y=x2-2x+4;
②当点P在线段DB上时,1≤x≤4.
在直角△CDP中,∠CDP=90°,CD=,DP=AP-AD=x-1,
由勾股定理,得CP2=CD2+DP2,
∴y=3+(x-1)2,
∴y=x2-2x+4;
综上,可知y=x2-2x+4(0≤x≤4).
(3)∵y=x2-2x+4,
当AP=1即x=1时,
y=12-2×1+4=3,即CP2=3.
在△ACP中,∵AP=1,AC=2,CP2=3,
∴AP2+CP2=1+3=4=AC2,
∴CP⊥AB.
解析分析:(1)如果设BC=x,那么在Rt△ABC中,由正切函数的定义,可知tanA=,tanB=,把它们分别代入tan2A+tan2B=,得到一个关于x的分式方程,解此方程,可求出x的值,再根据x的实际意义及大角对大边确定x的值,从而求出tanA,得出∠A的度数;
(2)如果过点C作CD⊥AB于D,则AD=1.此时发现P点的位置可分两种情况:①点P在线段AD上即0≤x≤1;②点P在线段DB上即1≤x≤4.针对每一种情况,都是在直角△CDP中,运用勾股定理,得出y关于x的函数表达式及自变量x的取值范围;
(3)首先把AP=1即x=1代入(2)中求出的y关于x的函数解析式中,求出y的值,然后在△ACP中,运用勾股定理的逆定理证出CP⊥AB.
点评:本题主要考查了锐角三角函数的定义,特殊角的三角函数值,解分式方程,解直角三角形,勾股定理及其逆定理,综合性较强,有一定难度.其中解第一问的关键是能够根据正切函数的定义,把已知等式转化为关于x的分式方程,难点在于解此分式方程并确定其值;解第二问的关键是能够将P点的位置正确分类;解第三问的关键是能够想到运用上问的结论,从而运用勾股定理的逆定理证明结论.