Question

【題目】發(fā)現(xiàn)問題：

（1）如圖1，AB為⊙O的直徑，請在⊙O上求作一點P，使∠ABP＝45°．（不必寫作法）

問題探究：

（2）如圖2，等腰直角三角形△ABC中，∠A＝90°，AB＝AC＝3，D是AB上一點，AD＝2，在BC邊上是否存在點P，使∠APD＝45°？若存在，求出BP的長度，若不存在，請說明理由．

問題解決：

（3）如圖3，為矩形足球場的示意圖，其中寬AB＝66米、球門EF＝8米，且EB＝FA．點P、Q分別為BC、AD上的點，BP＝7米，∠BPQ＝135，一位左前鋒球員從點P處帶球，沿PQ方向跑動，球員在PQ上的何處才能使射門角度（∠EMF）最大？求出此時PM的長度．

Answer 1

【答案】（1）如圖所示，見解析；（2）存在．BP＝3+或BP＝3﹣；（3）當球員在PQ上距離點P（12﹣7）米時，才能使射門角度最大，PM的長度為（12﹣7）米．

【解析】

（1）如圖1所示．作直徑AB的垂直平分線，交⊙O于點P和點P'，則點P和點P'即為所求；

（2）如圖2和圖2'所示：證明△BPD∽△CAP，根據(jù)相似三角形的性質(zhì)得出比例式，設BP=x，則PC=6-x，解方程，方程的解即為BP的長度；

（3）先證明一個基本事實：一條弧所對的圓周角大于圓外角；再在圖3中過點E、F作⊙O，使⊙O與PQ相切于點M，則此時∠EMF最大；延長AB、QP交于點N，證明△NEM∽△NMF，利用相似三角形的性質(zhì)得出比例式，計算即可解得PM的長．

（1）如圖所示：作AB的垂直平分線交⊙O于點P、P'，則點P或P'即為所求；

（2）存在．

如圖2和圖2'所示：

在△ABC中

∵∠BAC＝90°，AB＝AC＝3，AD＝2，

∴∠B＝∠C＝45°，BD＝，BC＝AB＝6，

∴∠BDP+∠BPD＝135°．

∵∠APD＝45°，

∴∠APC+∠BPD＝135°，

∴∠BDP＝∠APC，

∴△BPD∽△CAP

∴＝．

設BP＝x，則PC＝6﹣x，

∴＝，

解得x1＝3+，x2＝3﹣，

∴BP＝3+或BP＝3﹣；

（3）先證明以下事實：若點A、E、F、G均在⊙O'上，點G'為⊙O'外一點，則∠G＞∠G'

證明：如圖所示，連接AF，

∵∠G＝∠EAF，∠EAF＞∠G'，

∴∠G＞∠G'，即一條弧所對的圓周角大于圓外角．

如圖3，過點E、F作⊙O，使⊙O與PQ相切于點M，由圓周角大于圓外角可知此時∠EMF最大．

（3）如圖3，為矩形足球場的示意圖，其中寬AB＝66米、球門EF＝8米，且EB＝FA．點P、Q分別為BC、AD上的點，BP＝7米，∠BPQ＝135，一位左前鋒球員從點P處帶球，沿PQ方向跑動，球員在PQ上的何處才能使射門角度（∠EMF）最大？求出此時PM的長度．

∵AB＝66米、EF＝8米，EB＝FA，

∴EB＝29米，

延長AB、QP交于點N，

∵∠BPQ＝135°，

∴∠BPN＝45°，

∵BN＝BP＝7，PN＝BP＝7，NE＝36，NF＝44米，

∵∠N＝∠N，∠NEM＝∠NMF＝90°，

∴△NEM∽△NMF，

∴＝，

∴NM2＝NENF，

∴NM＝12米，

∴PM＝NM﹣PN＝(12﹣7)米．

答：當球員在PQ上距離點P為(12﹣7)米時，才能使射門角度最大，即PM的長度為(12/span>﹣7)米．