21. 洋洋和乐乐想从数学角度分析如何让同学们的广播操动作更标准。他们将广播操动作抽象为几何模型,如图所示。两手手心位置分别记为点A,B,两脚脚跟位置分别记为点C,D。若点A,B,C,D在同一个平面内,做操过程中将手脚运动近似地看作A,B,C,D绕平面内的一个定点O转动。(本题中的角均大于$0°$且小于或等于$180°$)
(1) 如图①所示,若A,O,B三点共线,且$∠AOC = ∠BOC$,则$∠AOC$的大小为
(2) 在第三节踢腿运动中,如图②所示,洋洋发现A,O,B三点共线,但不在水平方向上。若$∠COD = 62°$,$∠AOD : ∠BOC = 6 : 5$,求$∠AOC$的大小。
(3) 在第四节体侧运动中,如图③所示,乐乐发现运动前A,O,B三点在同一水平线上,两腿左右等距张开,且$∠COD = 30°$,OE平分$∠COD$,$∠AOE = 90°$。运动时,OA,OB绕点O顺时针旋转,OA的旋转速度为每秒$50°$,OB的旋转速度为每秒$25°$。当OB旋转到与OD重合时运动停止。
① 当运动停止时,$∠AOD = $
② 在运动过程中,是否存在常数m,使得$∠AOC + m∠BOE$为定值?若存在,求出常数m及该定值;若不存在,请说明理由。

(1) 如图①所示,若A,O,B三点共线,且$∠AOC = ∠BOC$,则$∠AOC$的大小为
90
°。(2) 在第三节踢腿运动中,如图②所示,洋洋发现A,O,B三点共线,但不在水平方向上。若$∠COD = 62°$,$∠AOD : ∠BOC = 6 : 5$,求$∠AOC$的大小。
(3) 在第四节体侧运动中,如图③所示,乐乐发现运动前A,O,B三点在同一水平线上,两腿左右等距张开,且$∠COD = 30°$,OE平分$∠COD$,$∠AOE = 90°$。运动时,OA,OB绕点O顺时针旋转,OA的旋转速度为每秒$50°$,OB的旋转速度为每秒$25°$。当OB旋转到与OD重合时运动停止。
① 当运动停止时,$∠AOD = $
105
°。② 在运动过程中,是否存在常数m,使得$∠AOC + m∠BOE$为定值?若存在,求出常数m及该定值;若不存在,请说明理由。
答案
(1)90
解:
(2)因为∠AOD:∠BOC = 6:5,
所以设∠AOD = 6α,则∠BOC = 5α。
因为A,O,B三点共线,
所以∠AOD + ∠BOC - ∠COD = 180°,
所以6α + 5α - 62° = 180°,
解得α = 22°。
所以∠AOD = 6α = 6×22° = 132°,
所以∠AOC = ∠AOD - ∠COD
= 132°-62° = 70°。
(3)①105
②当A,O,C三点共线时,
$t=(180°-75°)÷50°=2.1(\mathrm {s}),$
所以当$0\leqslant t\leqslant 2.1$时,
∠AOC = 75°+50°t,
∠BOE = 90°-25°t,
所以∠AOC + 2∠BOE
= 75°+50°t + 2(90°-25°t)=255°,
此时m = 2;
当$2.1时,
∠AOC = 180°-50°(t - 2.1)
=285°-50°t,∠BOE = 90°-25°t,
所以∠AOC - 2∠BOE
= 285°-50°t - 2(90°-25°t)=105°,
此时m = - 2。
综上所述,当$0\leqslant t\leqslant 2.1$时,存在常
数m = 2,使得∠AOC + m∠BOE为
定值255°;
当$2.1时,存在常数m = - 2,
使得∠AOC + m∠BOE为定值105°。
解:
(2)因为∠AOD:∠BOC = 6:5,
所以设∠AOD = 6α,则∠BOC = 5α。
因为A,O,B三点共线,
所以∠AOD + ∠BOC - ∠COD = 180°,
所以6α + 5α - 62° = 180°,
解得α = 22°。
所以∠AOD = 6α = 6×22° = 132°,
所以∠AOC = ∠AOD - ∠COD
= 132°-62° = 70°。
(3)①105
②当A,O,C三点共线时,
$t=(180°-75°)÷50°=2.1(\mathrm {s}),$
所以当$0\leqslant t\leqslant 2.1$时,
∠AOC = 75°+50°t,
∠BOE = 90°-25°t,
所以∠AOC + 2∠BOE
= 75°+50°t + 2(90°-25°t)=255°,
此时m = 2;
当$2.1时,
∠AOC = 180°-50°(t - 2.1)
=285°-50°t,∠BOE = 90°-25°t,
所以∠AOC - 2∠BOE
= 285°-50°t - 2(90°-25°t)=105°,
此时m = - 2。
综上所述,当$0\leqslant t\leqslant 2.1$时,存在常
数m = 2,使得∠AOC + m∠BOE为
定值255°;
当$2.1时,存在常数m = - 2,
使得∠AOC + m∠BOE为定值105°。
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