【例题1】如图,在平面直角坐标系中,点O'的坐标为(2,0),$\odot O'$与x轴相交于原点O和点A,又B,C,E三点的坐标分别为(-1,0),(0,3),(0,b),且0<b<3,当点E在线段OC上移动时,直线BE与$\odot O'$有哪几种位置关系?请求出每种位置关系下b的取值范围.

答案
思路导引 根据已知条件,可以求出直线BE与$\odot O'$相切时b的取值,再由直线的上、下平移确定b的取值范围及直线与圆的位置关系.
解:当直线BE与$\odot O'$相切时,设切点为M,连接O'M,则O'M⊥BE.
∵O'M=2,BO'=3,
∴$BM=\sqrt{3^2 - 2^2}=\sqrt{5}$.
∵∠BOE=∠O'ME=90°,
∴直线EO,EM均与$\odot O'$相切.
∴EO=EM.在Rt△BOE中,$BE=\sqrt{EO^2 + BO^2}=\sqrt{EO^2 + 1}$.在Rt△BMO'中,BM=BE + EM,即$\sqrt{5}=\sqrt{EO^2 + 1}+EO$.解得$EO=\frac{2\sqrt{5}}{5}$,即$b=\frac{2\sqrt{5}}{5}$.
∴当$b=\frac{2\sqrt{5}}{5}$时,直线BE与$\odot O'$相切.观察图形可知,当直线BE与$\odot O'$相离时,$\frac{2\sqrt{5}}{5}<b<3$;当直线BE与$\odot O'$相切时,$b=\frac{2\sqrt{5}}{5}$;当直线BE与$\odot O'$相交时,$0<b<\frac{2\sqrt{5}}{5}$.
解:当直线BE与$\odot O'$相切时,设切点为M,连接O'M,则O'M⊥BE.
∵O'M=2,BO'=3,
∴$BM=\sqrt{3^2 - 2^2}=\sqrt{5}$.
∵∠BOE=∠O'ME=90°,
∴直线EO,EM均与$\odot O'$相切.
∴EO=EM.在Rt△BOE中,$BE=\sqrt{EO^2 + BO^2}=\sqrt{EO^2 + 1}$.在Rt△BMO'中,BM=BE + EM,即$\sqrt{5}=\sqrt{EO^2 + 1}+EO$.解得$EO=\frac{2\sqrt{5}}{5}$,即$b=\frac{2\sqrt{5}}{5}$.
∴当$b=\frac{2\sqrt{5}}{5}$时,直线BE与$\odot O'$相切.观察图形可知,当直线BE与$\odot O'$相离时,$\frac{2\sqrt{5}}{5}<b<3$;当直线BE与$\odot O'$相切时,$b=\frac{2\sqrt{5}}{5}$;当直线BE与$\odot O'$相交时,$0<b<\frac{2\sqrt{5}}{5}$.
【例题2】如图,$\odot O$的直径AB=4,∠B=30°,$BC=4\sqrt{3}$,D是线段BC的中点.

(1)判断点D与$\odot O$的位置关系,并说明理由.
(2)过点D作DE⊥AC,垂足为E,求证:直线DE是$\odot O$的切线.
(1)判断点D与$\odot O$的位置关系,并说明理由.
(2)过点D作DE⊥AC,垂足为E,求证:直线DE是$\odot O$的切线.
答案
思路导引 (1)要判断点D与$\odot O$的位置关系,只要比较OD与半径的大小关系即可.(2)要证明一条直线是圆的切线,有两种方法:一是已知直线过圆上一点,则连接半径,证明垂直;二是不知道直线过圆上一点,则作垂线.证明垂线段等于半径.此题连接OD,只需证明OD⊥ED即可.
(1)解:点D在$\odot O$上.理由:连接OD.过点O作OF⊥BC于点F.在Rt△BOF中,$OB=\frac{1}{2}AB=2$,∠B=30°.
∴OF=1,$BF=\sqrt{OB^2 - OF^2}=\sqrt{3}$.
∴$DF=BD - BF=2\sqrt{3}-\sqrt{3}=\sqrt{3}=BF$.
∵OF⊥BD,
在Rt△DOF中,$OD=\sqrt{3 + 1}=2=OB$,
∴点D在$\odot O$上.
(2)证明:
∵D是BC的中点,O是AB的中点,
∴OD//AC.
又DE⊥AC,
∴DE⊥OD,即∠EDO=90°.
∵OD是$\odot O$的半径,
∴直线DE是$\odot O$的切线.
(1)解:点D在$\odot O$上.理由:连接OD.过点O作OF⊥BC于点F.在Rt△BOF中,$OB=\frac{1}{2}AB=2$,∠B=30°.
∴OF=1,$BF=\sqrt{OB^2 - OF^2}=\sqrt{3}$.
∴$DF=BD - BF=2\sqrt{3}-\sqrt{3}=\sqrt{3}=BF$.
∵OF⊥BD,
在Rt△DOF中,$OD=\sqrt{3 + 1}=2=OB$,
∴点D在$\odot O$上.
(2)证明:
∵D是BC的中点,O是AB的中点,
∴OD//AC.
又DE⊥AC,
∴DE⊥OD,即∠EDO=90°.
∵OD是$\odot O$的半径,
∴直线DE是$\odot O$的切线.
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