Question

等腰直角△ABC和⊙O如圖放置，已知AB=BC=1，∠ABC=90°，⊙O的半徑為1，圓心O與直線AB的距離為5．現(xiàn)△ABC以每秒2個(gè)單位的速度向右移動(dòng)，同時(shí)△ABC的邊長(zhǎng)AB、BC又以每秒0.5個(gè)單位沿BA、BC方向增大．
（1）當(dāng)△ABC的邊（BC邊除外）與圓第一次相切時(shí)，點(diǎn)B移動(dòng)了多少距離？
（2）若在△ABC移動(dòng)的同時(shí)，⊙O也以每秒1個(gè)單位的速度向右移動(dòng)，則△ABC從開始移動(dòng)，到它的邊與圓最后一次相切，一共經(jīng)過了多少時(shí)間？
（3）在（2）的條件下，是否存在某一時(shí)刻，△ABC與⊙O的公共部分等于⊙O的面積？若存在，求出恰好符合條件時(shí)兩個(gè)圖形移動(dòng)了多少時(shí)間？若不存在，請(qǐng)說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）當(dāng)△ABC第一次與圓相切時(shí)，應(yīng)是AC與圓相切．如圖，△ABC移至△A′B′C′處，A′C′與⊙O切于點(diǎn)E，連OE并延長(zhǎng)，交B′C′′于F．設(shè)⊙O與直線l切于點(diǎn)D，連OD，則OE⊥A′C′，OD⊥直線l．由切線長(zhǎng)定理，以及直角三角形的性質(zhì)可求得CD的值，進(jìn)而求得CC′的值，從而求得點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，也就有了點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，點(diǎn)B移動(dòng)的距離也就可求得了．
（2）△ABC與⊙O從開始運(yùn)動(dòng)到最后一次相切時(shí)，應(yīng)為AB與圓相切，路程差為6，速度差為1，故從開始運(yùn)動(dòng)到最后一次相切的時(shí)間為6秒．
（3）若圓能在△ABC的內(nèi)部時(shí)，則存在；若圓O不能在三角形的內(nèi)部，則不存在；即求在（2）條件下，AC與圓的位置關(guān)系即可．
解答：
解：（1）設(shè)第一次相切時(shí)，△ABC移至△A′B′C′處，A′C′與⊙O切于點(diǎn)E，連OE并延長(zhǎng)，
交B′C′于F．
設(shè)⊙O與直線l切于點(diǎn)D，連OD，則OE⊥A′C′，OD⊥直線l．
由切線長(zhǎng)定理可知C’E=C′D，設(shè)C′D=x，則C′E=x，易知C′F=x．
∴x+x=1，
∴x=-1，
∴CC’=5-1-（-1）=5-．
∴點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為（5-）÷（2+0.5）=2-．
∴點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)的距離為（2-）×2=4-．

（2）∵△ABC與⊙O從開始運(yùn)動(dòng)到最后一次相切時(shí)，是AB與圓相切，且圓在AB的左側(cè)，故路程差為6，速度差為1，
∴從開始運(yùn)動(dòng)到最后一次相切的時(shí)間為6秒．

（3）∵△ABC與⊙O從開始運(yùn)動(dòng)到第二次相切時(shí)，路程差為4，速度差為1，
∴從開始運(yùn)動(dòng)到第二次相切的時(shí)間為4秒，此時(shí)△ABC移至△A″B″C″處，
A″B″=1+4×=3．
連接B^”O并延長(zhǎng)交A″C″于點(diǎn)P，易證B″P⊥A″C″，且OP=-=＜1．
∴此時(shí)⊙O與A″C″相交，
∴不存在．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了直線與圓的相切，相交的概念，利用了切線長(zhǎng)定理，等腰直角三角形的性質(zhì)，