正方形内“奇妙点”及性质探究
定义:如图 1,在正方形ABCD中,以BC为直径作半圆O,以D为圆心,DA 为半径作,与半圆O交于点P.我们称点P为正方形ABCD的一个“奇妙点”.过奇妙点的多条线段与正方形 ABCD无论是位置关系还是数量关系,都具有不少优美的性质值得探究.
性质探究:如图 2,连接DP并延长交AB于点E,则DE为半圆O的切线.
证明:连接OP,OD.
由作图可知,DP=DC,OP=OC,
又∵OD=OD.
∴△OPD≌△OCD.(SSS)
∴∠OPD=∠OCD=90°.
∴DE 是半圆O的切线.
问题解决:
(1)如图3,在图2的基础上,连接OE.请判断∠BOE 和∠CDO的数量关系,并说明理由;
(2)在(1)的条件下,请直接写出线段DE,BE,CD 之间的数量关系;
(3)如图 4,已知点P为正方形ABCD的一个“奇妙点”,点O为BC的中点,连接DP并延长交AB于点E,连接CP并延长交AB于点F,请写出BE和AB的数量关系,并说明理由;
(4)如图5,已知点E,F,G,H 为正方形ABCD的四个“奇妙点”.连接AG,BH, CE,DF,恰好得到一个特殊的“赵爽弦图”.请根据图形,探究并直接写出一个不全等的几何图形面积之间的数量关系
解:(1)∠BOE=∠CDO……………………………………………………………1分
理由如下:
∵△OPD≌△OCD.
∴∠OPD=∠OCD=90°,∠POD=∠COD,∠CDO=∠PDO= ∠PDC.
∴∠POC+∠PDC=360°-∠OPD-∠OCD =180°.………………………………………2分
∵∠POC+∠BOP=180°,
∴∠BOP=∠PDC.……………………………………………………………………………3分
在 Rt△POE 和 Rt△BOE 中
∵OE=OE,OP=OB(由作图得出).
∴△POE≌△BOE.
∴∠POE=∠BOE= ∠BOP…………………………………………4分
∵∠CDO=∠PDO=∠PDC.
∴∠BOE=∠CDO.…………………………………………………………………………5分
(2)线段DE,BE,CD 之间的数量关系是DE=BE+CD………………………………7分
(3)如答图,连接OE,OD,
由(1)可知,∠BOE=∠CDO.
又∵∠B=∠OCD=90°,点O为BC的中点,
∴tan∠BOE=tan∠CDO
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=BC.
(4)答案不唯一,例如,△ABH的面积等于正方形EFGH的面积;正方形EFGH的面积等于正方形ABCD面积的等等.…………………………………12分