题目阅读材料:如图
(1),在
△AOB中,
∠O=90∘,
OA=OB,点
P在
AB边上,
PE⊥OA于点
E,
PF⊥OB于点
F,则
PE+PF=OA.(此结论不必证明,可直接应用)
(1)【理解与应用】
如图(2),正方形
ABCD的边长为
2,对角线
AC、
BD相交于点
O,点
P在
AB边上,
PE⊥OA于点
E,
PF⊥OB于点
F,则
PE+PF=______;
(2)【类比与推理】
如图
(3),矩形
ABCD的对角线
AC、
BD相交于点
O,
AB=4,
AD=3,点
P在
AB边上
,PE∥OB交
AC于点
E,PF∥OA交
BD于点
F,求
PE+PF的值;
(3)【拓展与延伸】
四边形
ABCD是半径为
4的圆内接四边形,对角线
AC、
BD相交于点
O,
AB=AD=CD,点
P在弦
BC上
,PE∥AC交
BD于点
E,PF∥BD交
AC于点
F,当
∠ABC=90∘时,试判断
PE+PF的值是否为定值,若是请求出该定值并求出四边形
PEOF面积的最大值;若不是定值,请说明理由.
知识点:矩形的性质、正方形的性质、等边三角形的判定与性质、弦切角定理、圆的综合题、相似三角形的判定与性质章节:第22章 圆(下) / 一 直线和圆 / 22.2 圆的切线
答案与解析
答案
(1)∵四边形
ABCD是正方形,
∴OA=OB=OC=OD,
∠ABC=∠AOB=90∘.
∵AB=BC=2,
∴AC=22.
∴OA=2.
∵OA=OB,
∠AOB=90∘,
PE⊥OA,
PF⊥OB,
∴PE+PF=OA=2.
(2)∵四边形
ABCD是矩形,
∴OA=OB=OC=OD,
∠DAB=90∘,
∵AB=4,
AD=3,
∴BD=5,
∴OA=OB=OC=OD=25,
∵PE∥OB,PF∥AO,
∴△AEP∽△AOB,△BFP∽△BOA,
∴OBEP=ABAP,OAFP=ABBP,
∴OBEP+OAFP=ABAP+ABBP=1,
∴25EP+25FP=1.
∴EP+FP=25.
(3)当
∠ABC=90∘时,
PE+PF是定值.理由如下:
连接
OA、
OB、
OC、
OD,如图
3,
∵四边形
ABCD是的圆内接四边形,
∴∠ADC=180∘−90∘=90∘,
OA=OB=OC=OD,
∵AC、
BD是四边形
ABCD的对角线,对角线
AC、
BD相交于点
O,
∴∠DAB=∠ADC=∠DCB=∠ABC=90∘,
∴四边形
ABCD是矩形,
∴OA=OB=OC=OD=21AC=21BD=4,
∵AB=AD=CD,
∴四边形
ABCD是正方形,
∵PE∥AC,PF∥BD,
∴∠BOC=90∘,
PE⊥OB,
PF⊥OC,
∴PE+PF=OC=4,
设
PE=x,则
PF=4−x,
∵四边形
PEOF是矩形,
∴四边形
PEOF面积
=PE⋅PF=x(4−x)=−x2+4x=−(x−2)2+4,
∵−1<0,
∴当
PE=x=2时,四边形
PEOF面积有最大值,最大值为
4.
解析
(1)∵四边形
ABCD是正方形,
∴OA=OB=OC=OD,
∠ABC=∠AOB=90∘.
∵AB=BC=2,
∴AC=22.
∴OA=2.
∵OA=OB,
∠AOB=90∘,
PE⊥OA,
PF⊥OB,
∴PE+PF=OA=2.
(2)∵四边形
ABCD是矩形,
∴OA=OB=OC=OD,
∠DAB=90∘,
∵AB=4,
AD=3,
∴BD=5,
∴OA=OB=OC=OD=25,
∵PE∥OB,PF∥AO,
∴△AEP∽△AOB,△BFP∽△BOA,
∴OBEP=ABAP,OAFP=ABBP,
∴OBEP+OAFP=ABAP+ABBP=1,
∴25EP+25FP=1.
∴EP+FP=25.
(3)当
∠ABC=90∘时,
PE+PF是定值.理由如下:
连接
OA、
OB、
OC、
OD,如图
3,
∵四边形
ABCD是的圆内接四边形,
∴∠ADC=180∘−90∘=90∘,
OA=OB=OC=OD,
∵AC、
BD是四边形
ABCD的对角线,对角线
AC、
BD相交于点
O,
∴∠DAB=∠ADC=∠DCB=∠ABC=90∘,
∴四边形
ABCD是矩形,
∴OA=OB=OC=OD=21AC=21BD=4,
∵AB=AD=CD,
∴四边形
ABCD是正方形,
∵PE∥AC,PF∥BD,
∴∠BOC=90∘,
PE⊥OB,
PF⊥OC,
∴PE+PF=OC=4,
设
PE=x,则
PF=4−x,
∵四边形
PEOF是矩形,
∴四边形
PEOF面积
=PE⋅PF=x(4−x)=−x2+4x=−(x−2)2+4,
∵−1<0,
∴当
PE=x=2时,四边形
PEOF面积有最大值,最大值为
4.