22. (本小题满分10分)如图,$AC$是$\odot O$的直径,$PA$,$PB$是$\odot O$的两条切线,切点分别为$A$,$B$,$AE⊥ PB$,垂足为$E$,$AE$交$\odot O$于点$D$,连接$OD$.
(1) 求证:$∠ COD=2∠ P$;
(2) 若$AC=8$,$∠ P=60^{\circ}$,求阴影部分的面积.

(1) 求证:$∠ COD=2∠ P$;
(2) 若$AC=8$,$∠ P=60^{\circ}$,求阴影部分的面积.
答案
(1) 见证明;(2) 16π/3 - 2√3。
解析
(1) 证明:
∵PA、PB是⊙O的切线,∴OA⊥PA,OB⊥PB,∠OAP=∠OBP=90°。
在四边形OAPB中,∠AOB=360°-∠OAP-∠OBP-∠P=180°-∠P。
∵AE⊥PB,OB⊥PB,∴AE//OB,∠OAD=∠AOB。
∵OA=OD,∴∠OAD=∠ODA,∠AOD=180°-2∠OAD=180°-2∠AOB。
将∠AOB=180°-∠P代入,得∠AOD=180°-2(180°-∠P)=2∠P-180°。
∵AC是直径,∠AOC=180°,∴∠COD=∠AOC-∠AOD=180°-(2∠P-180°)=2∠P。
(2) 解:
∵AC=8,∴OA=OB=OD=4。
∵∠P=60°,由(1)得∠COD=2∠P=120°。
∵PA是切线,OA⊥PA,在Rt△OAP中,∠AOP=90°-∠P=30°,OP=OA/cos30°=8√3/3,PA=OP·sin60°=4√3/3。
∵AE⊥PB,在Rt△PAE中,AE=PA·sin60°=2,PE=PA·cos60°=2√3/3。
∵PB=PA=4√3/3,∴BE=PB-PE=2√3/3。
∵OA=OD,∠OAD=60°(由切线性质及∠P=60°得),∴△AOD是等边三角形,AD=OA=4,DE=AD-AE=2。
∵OB⊥PB,DE⊥PB,∴OB//DE,梯形OBED的高为BE=2√3/3。
梯形OBED面积=(OB+DE)·BE/2=(4+2)·(2√3/3)/2=2√3。
扇形OBD面积=120°/360°·π·4²=16π/3。
阴影部分面积=扇形OBD面积-梯形OBED面积=16π/3 - 2√3。
∵PA、PB是⊙O的切线,∴OA⊥PA,OB⊥PB,∠OAP=∠OBP=90°。
在四边形OAPB中,∠AOB=360°-∠OAP-∠OBP-∠P=180°-∠P。
∵AE⊥PB,OB⊥PB,∴AE//OB,∠OAD=∠AOB。
∵OA=OD,∴∠OAD=∠ODA,∠AOD=180°-2∠OAD=180°-2∠AOB。
将∠AOB=180°-∠P代入,得∠AOD=180°-2(180°-∠P)=2∠P-180°。
∵AC是直径,∠AOC=180°,∴∠COD=∠AOC-∠AOD=180°-(2∠P-180°)=2∠P。
(2) 解:
∵AC=8,∴OA=OB=OD=4。
∵∠P=60°,由(1)得∠COD=2∠P=120°。
∵PA是切线,OA⊥PA,在Rt△OAP中,∠AOP=90°-∠P=30°,OP=OA/cos30°=8√3/3,PA=OP·sin60°=4√3/3。
∵AE⊥PB,在Rt△PAE中,AE=PA·sin60°=2,PE=PA·cos60°=2√3/3。
∵PB=PA=4√3/3,∴BE=PB-PE=2√3/3。
∵OA=OD,∠OAD=60°(由切线性质及∠P=60°得),∴△AOD是等边三角形,AD=OA=4,DE=AD-AE=2。
∵OB⊥PB,DE⊥PB,∴OB//DE,梯形OBED的高为BE=2√3/3。
梯形OBED面积=(OB+DE)·BE/2=(4+2)·(2√3/3)/2=2√3。
扇形OBD面积=120°/360°·π·4²=16π/3。
阴影部分面积=扇形OBD面积-梯形OBED面积=16π/3 - 2√3。
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