课外拓展



例、如图,已知C是以AB为直径的半圆上的一点,AB=10,CD⊥AB于D点,以AD、DB为直径画两个半圆,EF是这两个半圆的外公切线,E、F为切点.

  (1)求证:CD=EF;

  (2)求证:四边形EDFC是矩形;

  (3)若DB=|m|,则m是使关于x的方程x2+2(m-1)x+m2+3=0的两个实根的平方和为22的实数值,求矩形EDFC的面积.

分析:

  (1)利用垂径定理和两圆外公切线的性质,作辅助线,就可以得到两条线段的相等关系.

  (2)关键是先判断△EDF是直角三角形,再利用三角形的全等,可得出另外两个90°的角,因此得证.

  (3)先利用根与系数的关系,可求出DB,从而求出AD,再利用勾股定理求出AC,BC的值,再通过平行线分线段成比例性质可求出DF,DE.那么矩形面积就可求了.

解答:(1)证明:取AD的中点O1,BD的中点O2,连接O1E,O2F,并过O2作O2H⊥O1E,交O1E于H.

  ∵EF是两圆的公切线,

  ∴O1E⊥EF,O2F⊥EF,

  又∵O2H⊥O1E,

  ∴四边形EHO2F是矩形

  ∴EF=O2H

  在Rt△O1O2H中,O2H2=(AD+BD)2-(AD-BD)2=AD·BD

  ∵CD⊥AB

  ∴CD2=AD·BD

  ∴CD=O2H=EF.

  (2)证明:先设CD和EF交于点G,

  ∵EF,CD都是两圆的切线,

  ∴GD=GE=GF.

  ∴△EDF是直角三角形.

  ∴∠EDF=90°.

  又∵DE=ED,∠FED=∠CDE,CD=FE,

  ∴△EDF≌△DEC.

  ∴∠DEC=90°.

  同理∠DFC=90°.

  ∴四边形EDFC是矩形.

  (3)解:设x1,x2是方程的两个实数根,

  根据题意得,

  还能得到,x12+x22=22,三个式子联合,

  解得,m1=-2,m2=6

  根据图形可知,0<DB<5

  DB=|-2|=2,AD=8.

  ∵四边形EDFC是矩形,

  ∴C、F、B在同一直线上,同样C、E、A也在同一直线上.

  ∴DF∥AC.

  ∴

  由(1)知,CD2=AD·BD=16,

  ∴CD=4.

  在Rt△CDB中,BC==2

  ∴DE=×BC=

  同理可得,DF=

  ∴S矩形EDFC=CF·DF=×

点评:

  本题利用了外切两圆的公切线的性质,以及矩形的判定和性质,还有直角三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,根与系数的关系,勾股定理,平行线分线段成比例性质以及矩形面积公式等知识.

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