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九年级数学解答题一般
题目
图(1)是一把"UU形"尺,图(2)是该尺内侧的示意图,已知边ABBCAB\bot BC,边CDBCCD\bot BC,AB=CD=6cmAB=CD=6cm,BC=4cmBC=4cm.
算一算
将该尺摆放在.一些圆上,测量并计算圆的半径rr.
(1)(1)如图(3),点AA,BB,CC,DD恰好都在圆上,则r=______cm.r= \_\_\_\_\_\_cm.
(2)(2)如图(4),该尺的ABAB边与圆相切于点PP,且点PP在该尺上的读数为1cm1cm,点DD在圆上,则r=______cm.r= \_\_\_\_\_\_cm.
(3)(3)如图(5),该尺的ABAB边与圆有两个公共点PP,QQ,它们在该尺上的读数分别为5cm5cm,1cm1cm,CDCD边与圆也有两个公共点,其中一个公共点RR在该尺上的读数为2cm2cm,求rr的值.
想一想
(4)(4)若将该尺摆放在一个圆上(尺子只摆放一次,圆的圆心未标注),一定可以通过测量并计算出该圆的半径rr吗?如果可以,说明理由;如果不一定可以,请直接写出可计算出的rr的最小值和最大值.
知识点:勾股定理、勾股定理的性质、垂径定理的应用、切线的性质章节:第28章 圆 / 28.4 垂径定理

答案与解析

答案

(1)连接ACAC,由题意可知,AB=CD=6cmAB=CD=6cmBC=4cmBC=4cmABBCAB\bot BC
ABC=90\angle ABC=90^{\circ}
AC\therefore AC为直径,

由勾股定理可知:AC=AB2+BC2=62+42=213cmAC=\sqrt{AB^2+BC^2}=\sqrt{6^2+4^2}=2\sqrt{13}cm
\therefore半径r=13cmr=\sqrt{13}cm
故答案为:13\sqrt{13}
    (2)\ \ \ \ \left(2\right)连接圆心OO与切点PP,交CDCDQQ,连接ODOD,则OPABOP\bot AB

由题意可知,BP=1cmBP=1cm
ABBC\because AB\bot BCCDBCCD\bot BC
\therefore四边形BCQPBCQP为矩形,
PQ=BC=4cm\therefore PQ=BC=4cmCQ=PB=lcmCQ=PB=lcm
OQ=OPPQ=(r4)cmOQ=OP-PQ=\left(r-4\right)cmDQ=CDCQ=61=5cmDQ=CD-CQ=6-1=5cm
RtDOQRt\triangle DOQ中,OD2=OQ2+DQ2OD^{2}=OQ^{2}+DQ^{2},即r2=(r4)2+52r^{2}=\left(r-4\right)^{2}+5^{2}
解得:r=418cmr=\frac{41}{8}cm
故答案为:418\frac{41}{8}
(3)(3)如图,过点OOOMABOM\bot ABMM,延长MOMOCDCDNN,连接OQOQOROR

OMQ=90\therefore \angle OMQ=90^{\circ}MQ=12PQMQ=\frac{1}{2}PQ
ABBC\because AB\bot BCCDBCCD\bot BCOMABOM\bot AB
\therefore四边形BCNMBCNM为矩形,则ONR=90\angle ONR=90^{\circ}BM=CNBM=CNMN=BC=4cmMN=BC=4cm
由题意可知,PB=5cmPB=5cmBQ=1cmBQ=1cmCR=2cmCR=2cm
PQ=PBBQ=4cm\therefore PQ=PB-BQ=4cm,则MQ=12PQ=2cmMQ=\frac{1}{2}PQ=2cm
BM=CN=MQ+BQ=3cm\therefore BM=CN=MQ+BQ=3cm,则NR=CNCR=1cmNR=CN-CR=1cm
OM=xcmOM=x cm,则ON=(4x)cmON=\left(4-x\right)cm
RtMOQRt\triangle MOQ中,OQ2=r2=OM2+MQ2=x2+22OQ^{2}=r^{2}=OM^{2}+MQ^{2}=x^{2}+2^{2}
RtNORRt\triangle NOR中,OR2=r2=ON2+NR2=(4x)2+12OR^{2}=r^{2}=ON^{2}+NR^{2}=\left(4-x\right)^{2}+1^{2}
x2+22=(4x)2+1x^{2}+2^{2}=\left(4-x\right)^{2}+1,解得:x=138x=\frac{13}{8}
r=OQ=(138)2+22=5178cm\therefore r=OQ=\sqrt{(\frac{13}{8})^{2}+2^{2}}=\frac{5\sqrt{17}}{8}cm
(4)(4)如图,当圆的直径小于BCBC的长度时,此时没有任何读数,则无法测量并计算出圆的半径rr

如图,当圆与ABABCDCD其中一边相交时,也相当于只测得一条弦的长度,也无法得到圆的半径rr

\therefore若将该尺摆放在一个圆上(尺子只摆放一次,圆的圆心未标注),不一定可以通过测量并计算出该圆的半径rr
要能够测出圆的半径,则圆与ABABCDCD都要有交点,
如图,当O\odot OABABCDCD均相切时,直径等于BCBC的长度4cm4cm
即:O\odot O的半径rr的最小值为2cm2cm

假设圆心OOCDCD右侧,要的能测出圆的半径,O\odot O至少要与ABAB相切,与CDCD有交点,
O\odot OABAB相切于点PP,与CDCD交于边界点DD,如图,

由题意可知,QD6QD\leqslant 6,类比(2)可知,PQ=4cmPQ=4cm,则OQ=(r4)cmOQ=\left(r-4\right)cm
由勾股定理可得:QD2=OD2OQ2QD^{2}=OD^{2}-OQ^{2}
r2(r4)236\because r^{2}-\left(r-4\right)^{2}\leqslant 36,整理得8r528r\leqslant 52
r132\therefore r≤\frac{13}{2},则O\odot O的半径rr的最大值为132cm\frac{13}{2}cm
综上,半径的最小值为2cm2cm,最大值为132cm\frac{13}{2}cm.

解析

(1)连接ACAC,由题意可知,AB=CD=6cmAB=CD=6cmBC=4cmBC=4cmABBCAB\bot BC
ABC=90\angle ABC=90^{\circ}
AC\therefore AC为直径,

由勾股定理可知:AC=AB2+BC2=62+42=213cmAC=\sqrt{AB^2+BC^2}=\sqrt{6^2+4^2}=2\sqrt{13}cm
\therefore半径r=13cmr=\sqrt{13}cm
故答案为:13\sqrt{13}
    (2)\ \ \ \ \left(2\right)连接圆心OO与切点PP,交CDCDQQ,连接ODOD,则OPABOP\bot AB

由题意可知,BP=1cmBP=1cm
ABBC\because AB\bot BCCDBCCD\bot BC
\therefore四边形BCQPBCQP为矩形,
PQ=BC=4cm\therefore PQ=BC=4cmCQ=PB=lcmCQ=PB=lcm
OQ=OPPQ=(r4)cmOQ=OP-PQ=\left(r-4\right)cmDQ=CDCQ=61=5cmDQ=CD-CQ=6-1=5cm
RtDOQRt\triangle DOQ中,OD2=OQ2+DQ2OD^{2}=OQ^{2}+DQ^{2},即r2=(r4)2+52r^{2}=\left(r-4\right)^{2}+5^{2}
解得:r=418cmr=\frac{41}{8}cm
故答案为:418\frac{41}{8}
(3)(3)如图,过点OOOMABOM\bot ABMM,延长MOMOCDCDNN,连接OQOQOROR

OMQ=90\therefore \angle OMQ=90^{\circ}MQ=12PQMQ=\frac{1}{2}PQ
ABBC\because AB\bot BCCDBCCD\bot BCOMABOM\bot AB
\therefore四边形BCNMBCNM为矩形,则ONR=90\angle ONR=90^{\circ}BM=CNBM=CNMN=BC=4cmMN=BC=4cm
由题意可知,PB=5cmPB=5cmBQ=1cmBQ=1cmCR=2cmCR=2cm
PQ=PBBQ=4cm\therefore PQ=PB-BQ=4cm,则MQ=12PQ=2cmMQ=\frac{1}{2}PQ=2cm
BM=CN=MQ+BQ=3cm\therefore BM=CN=MQ+BQ=3cm,则NR=CNCR=1cmNR=CN-CR=1cm
OM=xcmOM=x cm,则ON=(4x)cmON=\left(4-x\right)cm
RtMOQRt\triangle MOQ中,OQ2=r2=OM2+MQ2=x2+22OQ^{2}=r^{2}=OM^{2}+MQ^{2}=x^{2}+2^{2}
RtNORRt\triangle NOR中,OR2=r2=ON2+NR2=(4x)2+12OR^{2}=r^{2}=ON^{2}+NR^{2}=\left(4-x\right)^{2}+1^{2}
x2+22=(4x)2+1x^{2}+2^{2}=\left(4-x\right)^{2}+1,解得:x=138x=\frac{13}{8}
r=OQ=(138)2+22=5178cm\therefore r=OQ=\sqrt{(\frac{13}{8})^{2}+2^{2}}=\frac{5\sqrt{17}}{8}cm
(4)(4)如图,当圆的直径小于BCBC的长度时,此时没有任何读数,则无法测量并计算出圆的半径rr

如图,当圆与ABABCDCD其中一边相交时,也相当于只测得一条弦的长度,也无法得到圆的半径rr

\therefore若将该尺摆放在一个圆上(尺子只摆放一次,圆的圆心未标注),不一定可以通过测量并计算出该圆的半径rr
要能够测出圆的半径,则圆与ABABCDCD都要有交点,
如图,当O\odot OABABCDCD均相切时,直径等于BCBC的长度4cm4cm
即:O\odot O的半径rr的最小值为2cm2cm

假设圆心OOCDCD右侧,要的能测出圆的半径,O\odot O至少要与ABAB相切,与CDCD有交点,
O\odot OABAB相切于点PP,与CDCD交于边界点DD,如图,

由题意可知,QD6QD\leqslant 6,类比(2)可知,PQ=4cmPQ=4cm,则OQ=(r4)cmOQ=\left(r-4\right)cm
由勾股定理可得:QD2=OD2OQ2QD^{2}=OD^{2}-OQ^{2}
r2(r4)236\because r^{2}-\left(r-4\right)^{2}\leqslant 36,整理得8r528r\leqslant 52
r132\therefore r≤\frac{13}{2},则O\odot O的半径rr的最大值为132cm\frac{13}{2}cm
综上,半径的最小值为2cm2cm,最大值为132cm\frac{13}{2}cm.

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