2019年高考数学江苏17<-->2019年高考数学江苏19
(本小题满分16分)如图,一个湖的边界是圆心为的圆,湖的一侧有一条直线型公路,湖上有桥(是圆的直径),规划在公路上选两个点、,并修建两段直线型道路、。规划要求:线段、上的所有点到点的距离均不小于圆的半径。已知点,到直线的距离分别为和(、为垂足),测得,,(单位:百米)。
(1)若道路与桥垂直,求道路的长;
(2)在规划要求下,和中能否有一个点选在处?并说明理由;
(3)在规划要求下,若道路和的长度均为(单位:百米),求当最小时,、两点间的距离。
(1)由题意可作图,
设与圆交于点,则。
又由题意有,,
则。
则四边形为矩形,
因为,
所以。
所以,
又因为在中,
,
所以,。
又因为,
(2)①当在处时,如图。
与圆相交,不符合要求。
②当在处时,如图。
因为四边形为矩形,
所以,,
在中,由余弦定理有:
其中,,。
则,
则与圆相交,不符合要求。
综上可知和均不能有一个点选在处。
(3)当最短时,与圆相切,则。
由(1)求得此时。
当最短时,在点,
。
所以的最小值为。
此时,,如图。
此时,的位置有两种情况,
当在点的左侧时记为,
与圆相交,不符合。
所以在点的右侧,记为。
在中,
故,两点间距离为百米。
本题主要考查圆与方程和正、余弦定理的应用。
(1)设与圆交于点,根据题目要求可画出对应的图象,结合题中数据可得,进而得,由可得,在中计算即可。
(2)欲满足规划要求,则、均不与圆相交,当在处时,显然不符合要求;当在处时,连接,在中,利用余弦定理可得,即与圆相交,不符合要求;综上可得和不能有一个点选在处。
(3)由(1)知,当最短时,;当最短时,在点,。因为要满足,所以最小值为。结合图象可知,的位置有两种情况,其中只有在点的右侧时满足题意,记为。利用勾股定理计算即可得。即,两点间距离为百米。
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