Question

【题目】如图，PQ为圆O的直径，点B在线段PQ的延长线上，OQ=QB=1，动点A在圆O的上半圆运动（含P、Q两点），以线段AB为边向上作等边三角形ABC．

（1）当线段AB所在的直线与圆O相切时，求△ABC的面积（图1）；

（2）设∠AOB=α，当线段AB、与圆O只有一个公共点（即A点）时，求α的范围（图2，直接写出答案）；

（3）当线段AB与圆O有两个公共点A、M时，如果AO⊥PM于点N，求CM的长度（图3）．

Answer 1

【答案】（1）；（2）0°≤α≤60°；（3）．

【解析】

试题分析：（1）连接OA，过点B作BH⊥AC，垂足为H，如图1所示．∵AB与⊙O相切于点A，∴OA⊥AB．∴∠OAB=90°．∵OQ=QB=1，∴OA=1．∴AB===．∵△ABC是等边三角形，∴AC=AB=，∠CAB=60°．∵sin∠HAB=，∴HB=ABsin∠HAB=×=．∴S△ABC=ACBH=××=．∴△ABC的面积为．

（2）①当点A与点Q重合时，线段AB与圆O只有一个公共点，此时α=0°；

②当线段A1B所在的直线与圆O相切时，如图2所示，线段A1B与圆O只有一个公共点，此时OA1⊥BA1，OA1=1，OB=2，∴cos∠A1OB==．∴∠A1OB=60°．∴当线段AB与圆O只有一个公共点（即A点）时，α的范围为：0°≤α≤60°．

（3）连接MQ，如图3所示．∵PQ是⊙O的直径，∴∠PMQ=90°．∵OA⊥PM，∴∠PNO=90°．

∴∠PNO=∠PMQ．∴ON∥MQ．∴△PNO∽△PMQ．∴==，∵PO=OQ=PQ．∴PN=PM，ON=MQ．同理：MQ=AO，BM=AB．∵AO=1，∴MQ=．∴ON=．∵∠PNO=90°，PO=1，ON=，∴PN=．∴PM=．∴NM=．∵∠ANM=90°，AN=A0﹣ON=，∴AM===．∵△ABC是等边三角形，∴AC=AB=BC，∠CAB=60°．∵BM=AB，∴AM=BM．∴CM⊥AB．∵AM=，∴BM=，AB=．∴AC=．∴CM===．∴CM的长度为．