如图所示,O 是经过 A, B, C, D 的圆的圆心,且 TB 是在 B 点处的切线。AC 是圆的直径,劣弧 BAD 的长度为 11 cm。 已知 ∠OBC = 40°,∠ACD = 30° 且 ∠BTC = 70°。

  1. (a)

    求解下列各值,并在每一步计算中给出理由:

    1. (i)

      ∠ABD。

      答:... °

    2. (ii)

      ∠BAD。

      答:... °

    3. (iii)

      取 π=227\pi = \frac{22}{7},计算该圆的半径。

      答:... cm

  2. (b)
    1. (i)

      证明三角形 BCD 相似于三角形 CTB。为你作出的每步陈述给出理由。

      答

    2. (ii)

      由此,若 BC = x cm 且 BD = y cm,用 x 和 y 表示 CT。

      答:...

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完整解法

5(a)(i)

1. Identify equal angles standing on the same chord $AD$.

∠ABD=∠ACD\angle ABD = \angle ACD because angles in the same segment standing on chord ADAD are equal.

Given ∠ACD=30∘\angle ACD = 30^\circ, so
∠ABD=30∘.\angle ABD = 30^\circ.

答案

∠ABD=30∘\angle ABD = 30^\circ

5(a)(ii)

1. Find $\angle BCD$ by adding the two angles at $C$.

Since AA, OO and CC lie on the diameter ACAC, CACA is the same straight line as COCO.

Therefore
∠BCA=∠BCO=40∘\angle BCA = \angle BCO = 40^\circ.

Given ∠ACD=30∘\angle ACD = 30^\circ,
∠BCD=∠BCA+∠ACD=40∘+30∘=70∘.\angle BCD = \angle BCA + \angle ACD = 40^\circ + 30^\circ = 70^\circ.

2. Use opposite angles in the cyclic quadrilateral $ABCD$.

Since AA, BB, CC and DD lie on the same circle, ABCDABCD is a cyclic quadrilateral.

Opposite angles of a cyclic quadrilateral are supplementary, so
∠BAD+∠BCD=180∘.\angle BAD + \angle BCD = 180^\circ.

Hence
∠BAD=180∘−70∘=110∘.\angle BAD = 180^\circ - 70^\circ = 110^\circ.

答案

∠BAD=110∘\angle BAD = 110^\circ

5(a)(iii)

1. Find the central angle subtended by the minor arc $BAD$.

From 5(a)(ii), ∠BAD=110∘\angle BAD=110^\circ.

The angle at the centre subtended by the same arc BDBD is
∠BOD=2×110∘=220∘.\angle BOD=2\times 110^\circ=220^\circ.
This is the reflex angle, so it corresponds to the minor arc BADBAD.

2. Use the arc length formula to calculate the radius.

Arc length BAD=11BAD=11 cm and π=227\pi=\frac{22}{7}.

11=220360×2×227×r11=\frac{220}{360}\times 2\times \frac{22}{7}\times r
11=1118×447r11=\frac{11}{18}\times \frac{44}{7}r
11=24263r11=\frac{242}{63}r
r=11×63242=72=3.5r=11\times \frac{63}{242}=\frac{7}{2}=3.5

答案

r=3.5 cmr=3.5\text{ cm}

5(b)(i)

1. Show one pair of corresponding angles is equal.

From part (a)(ii),
∠BAD=110∘.\angle BAD = 110^\circ.
Since ABCDABCD is a cyclic quadrilateral,
∠BCD=180∘−110∘=70∘.\angle BCD = 180^\circ - 110^\circ = 70^\circ.
Also, ∠CTB=70∘\angle CTB = 70^\circ is given.
Hence,
∠BCD=∠CTB.\angle BCD = \angle CTB.

2. Show a second pair of corresponding angles is equal.

Since TBTB is tangent at BB, the radius OBOB is perpendicular to TBTB.
∠OBT=90∘.\angle OBT = 90^\circ.
Given ∠OBC=40∘\angle OBC = 40^\circ,
∠CBT=90∘−40∘=50∘.\angle CBT = 90^\circ - 40^\circ = 50^\circ.
Using the angle sum of △BCD\triangle BCD,
∠BDC=180∘−∠BCD−∠CBD.\angle BDC = 180^\circ - \angle BCD - \angle CBD.
From part (a)(i), ∠ABD=30∘\angle ABD = 30^\circ, so
∠CBD=∠CBO+∠OBA?\angle CBD = \angle CBO + \angle OBA?
This route requires care, so instead use ∠CTB=70∘\angle CTB=70^\circ and the tangent angle found above:
∠BCT=180∘−70∘−50∘=60∘.\angle BCT = 180^\circ - 70^\circ - 50^\circ = 60^\circ.
Since A,O,CA,O,C are collinear and ACAC is a diameter, ∠ABC=90∘\angle ABC=90^\circ.
Thus,
∠CBD=∠ABC−∠ABD=90∘−30∘=60∘.\angle CBD = \angle ABC - \angle ABD = 90^\circ - 30^\circ = 60^\circ.
Hence,
∠CBD=∠BCT.\angle CBD = \angle BCT.

3. Conclude the triangles are similar.

Since two pairs of corresponding angles are equal,
△BCD∼△CTB(AA similarity).\triangle BCD \sim \triangle CTB \quad \text{(AA similarity).}
The correspondence is
B↔C,C↔T,D↔B.B \leftrightarrow C,\quad C \leftrightarrow T,\quad D \leftrightarrow B.

答案

∠BCD=∠CTB=70∘\angle BCD = \angle CTB = 70^\circ and ∠BDC=∠CBT=40∘\angle BDC = \angle CBT = 40^\circ. Hence, by AA similarity, △BCD∼△CTB\triangle BCD \sim \triangle CTB.

5(b)(ii)

1. Identify the corresponding sides from the similarity statement.

From part (b)(i),
△BCD∼△CTB.\triangle BCD \sim \triangle CTB.
So the corresponding vertices are
B↔C,C↔T,D↔B.B \leftrightarrow C,\quad C \leftrightarrow T,\quad D \leftrightarrow B.
Hence,
BC↔CT,BD↔CB.BC \leftrightarrow CT,\quad BD \leftrightarrow CB.

2. Use proportional corresponding sides to express $CT$ in terms of $x$ and $y$.

Since corresponding sides of similar triangles are proportional,
CTBC=CBBD.\frac{CT}{BC}=\frac{CB}{BD}.
Given BC=xBC=x and BD=yBD=y,
CTx=xy.\frac{CT}{x}=\frac{x}{y}.
Therefore,
CT=x2y.CT=\frac{x^2}{y}.

答案

CT=x2y cmCT=\dfrac{x^2}{y}\text{ cm}

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