Question

【題目】如圖，在矩形ABCD中，AD=10，E為AB上一點(diǎn)，且AE= AB=a，連結(jié)DE，F(xiàn)是DE中點(diǎn)，連結(jié)BF，以BF為直徑作⊙O．

（1）用a的代數(shù)式表示DE2= ， BF2=；
（2）求證：⊙O必過BC的中點(diǎn)；
（3）若⊙O與矩形ABCD各邊所在的直線相切時，求a的值；
（4）作A關(guān)于直線BF的對稱點(diǎn)A′，若A′落在矩形ABCD內(nèi)部（不包括邊界），則a的取值范圍 ． （直接寫出答案）

Answer 1

【答案】
（1）a2+100,
（2）證明：如圖1，設(shè)⊙O交BC于H，連接FH，

∵BF是⊙O的直徑，

∴∠BHF=90°，

∴∠ABC=∠BHF=∠AGF=90°，

∴四邊形BGFH是矩形，

∴BH=GF= AD= BC，

∴H是BC的中點(diǎn)，

即：⊙O必過BC的中點(diǎn)

（3）解：分兩種情況：

①如圖2，當(dāng)⊙O與邊CD相切時，設(shè)切點(diǎn)為M，連接OM、FH交于N，則OM⊥CD，

∴OM=ON+MN= +5= ，

∵OM⊥FH，

∴NF= FH= × = a，

Rt△ONF中，ON2+NF2=OF2=OM2，

∴ +（ ）2= ，

a= ，

∵a＞0，

∴a= ，

②如圖3，當(dāng)⊙O與邊AD相切時，設(shè)切點(diǎn)為Q，

連接OQ，則OQ⊥AD，連接FG，交OQ于P，

∴OQ=OP+PQ= BG+AG= + = a，

由（1）知： 且BF=2OQ，

∴25+ a2=（2× a）2，

a= ，

綜上所述，若⊙O與矩形ABCD各邊所在的直線相切時，a的值為 或

（4） ＜a＜
【解析】解：（1）如圖1，∵四邊形ABCD是矩形，

∴∠A=90°，

在Rt△AED中，AE=a，AD=10，

由勾股定理得：ED2=AE2+AD2=a2+102=a2+100，

設(shè)⊙O交AB于G，連接FG，

∵BF是⊙O的直徑，

∴∠BGF=90°，

∵∠A=90°，

∴∠BGF=∠A，

∴FG∥AD，

∵F是ED的中點(diǎn)，

∴GF= AD=5，EG=AG= a，

∵AE= AB=a，

∴AB=4a，

∴BG=4a﹣ a= a，

由勾股定理得：BF2=BG2+GF2，

∴BF2= +52= +25= ，

所以答案是：a2+100； ；

⑷如圖4，當(dāng)A的對稱點(diǎn)A′恰好在邊BD上時，連接AA′交BF于H，連接AF、A′F，過F作MN⊥BC，交BC于M，交AD于N，則MN⊥AD，

∵A關(guān)于直線BF的對稱點(diǎn)A′，

∴BF是AA′的垂直平分線，

∴AF=A′F，AB=A′B=4a，

由（1）（2）得：FN= a，F(xiàn)M= a，A′M=4a﹣5，AN=5，

由勾股定理得： =（4a﹣5）2+ ，

解得：a1=0（舍），a2= ，

∴當(dāng)a＜ 時，A′落在矩形ABCD外部（包括邊界），

如圖5，當(dāng)A′落在邊CD上時，連接AA′、A′B，過F作MG⊥AB，則MG⊥CD，

設(shè)射線BF交AD于N，

易得A′G=AM=DG= a，A′C=3a，

∵BF是AA′的垂直平分線，

∴AB=A′B，

則（4a）2=102+（3a）2，

a= ，

∴a的取值范圍是： ＜a＜ ，

所以答案是： ＜a＜ ．

【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用線段垂直平分線的性質(zhì)和勾股定理的概念的相關(guān)知識可以得到問題的答案，需要掌握垂直于一條線段并且平分這條線段的直線是這條線段的垂直平分線；線段垂直平分線的性質(zhì)定理：線段垂直平分線上的點(diǎn)和這條線段兩個端點(diǎn)的距離相等；直角三角形兩直角邊a、b的平方和等于斜邊c的平方,即;a2+b2=c2．