解直角三角形的应用 (4)
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三、解答题
1. (2014山东省莱芜市,20,9分)如图,一堤坝的坡角∠ABC=62°,坡面长度AB=25米(图为横截面),为了使堤坝更加牢固,一施工队欲改变堤坝的坡面,使得坡面的坡角∠ADB=50°,则此时应将坝底向外拓宽多少米?(结果保留到0.01米)
(参考数据:sin62°≈0.88,cos62°≈0.47,tan50°≈1.20)
50°62°(第20题图)ADCB
【答案】解:过点A作BC的垂线交BC于点E . 在Rt△ABE中,AB=25,∠ABC=62°,
∴AE=25sin63°=25×0.88=22.
BE=25cos62°=25×0.47=11.75.
在Rt△ADE中,AE=22,tan50°=1.20 ∴DE=22=18.33tan501.20AE
∴DB=DE-BE=18.33-11.75=6.58米
答:应将坝底向外拓宽6.58米 .
2. (2014山东省枣庄市,21,8分)如图,一扇窗户垂直打开,即OM⊥OP,AC是长度不变的滑动支架,其中一端固定在窗户的点A处,另一端在OP上滑动,将窗户OM按图示方向向内旋转350到达ON位置,此时,点A、C的对应位置分别是点B、D,测量出∠ODB为250,点D到点O的距离为30cm.
(1)求B点到OP的距离.
(2)求滑动支架的长.
【答案】
(1)设B点到OP的距离为x,可列方程得:3055tan25tan00xx, E 50°62°(第20题图)ADCB解得:x=43.1147.0130≈11(cm).
(2)BD=2642.01142.0x(cm).
3. (2014甘肃省白银市,22,8分)为倡导“低碳生活”,人们常选择以自行车作为代步工具、图(1)所示的是一辆自行车的实物图.图(2)是这辆自行车的部分几何示意图,其中车架档AC与CD的长分别为45cm和60cm,且它们互相垂直,座杆CE的长为20cm.点A、C、E在同一条只显示,且∠CAB=75°.(参考数据:sin75°=0.966,cos75°=0.259,tan75°=3.732)
(1)求车架档AD的长;
(2)求车座点E到车架档AB的距离(结果精确到1cm).
考点: 解直角三角形的应用.
分析: (1)在Rt△ACD中利用勾股定理求AD即可.
(2)过点E作EF⊥AB,在RT△EFA中,利用三角函数求EF=AEsin75°,即可得到答案.
解答: 解:(1)∵在Rt△ACD中,AC=45cm,DC=60cm
∴AD==75(cm),
∴车架档AD的长是75cm;
(2)过点E作EF⊥AB,垂足为F,
∵AE=AC+CE=(45+20)cm,
∴EF=AEsin75°=(45+20)sin75°≈62.7835≈63(cm),
∴车座点E到车架档AB的距离约是63cm.
点评: 此题主要考查了勾股定理与三角函数的应用,关键把实际问题转化为数学问题加以计算.
4. (2014山东潍坊,21,10分)如图,某海域有两个海拔均为200米的海岛A和海岛B,一勘测飞机在距离海平面垂直高度为1100米的空中飞行,飞行到点C处时测得正前方一海岛顶端A的俯角是45°,然后沿平行于AB的方向水平飞行1.99×104米到达点D处,在D处测得正前方另一海岛顶端B的俯角是60°,求两海岛间的距离AB.
【答案】解:如图,过点A作AE⊥CD于点E,过点B作BF⊥CD,交CD延长线于点F,
则四边形ABFE为矩形,所以AB=EF,AE=BF,
由题意可知AE=BF=1100-200=900,CD=19900,
∴在Rt△AEC中,∠C=45°,AE=900,
∴CE=CAEtan=45tan900=900
在Rt△BFD中,∠BDF=60°,BF=900,
∴DF=BDFBFtan=60tan900=3300,
AB=EF=CD+DF-CE=19900+3300-900=19000+3300
答:两海岛间的距离AB是(9000+3300)米.
5. (2014云南省,21,6分)如图,小明在M处用高1米(DM=1米)的测角仪测得旗杆AB的顶端B的仰角为30°,再向旗杆方向前进10米到F处,又测得旗杆顶端B的仰角为60°,请你求出旗杆AB的高度。(取31.73,结果保留整数)
【答案】解:设:BE为x, A B C D
A B C D E F 在Rt△BED中,tan∠BDE=BEDE,即33BEDE,∴3DEBE
在Rt△BEC中,tan∠BCE=BECE,即3BEDE,∴33CEBE
∵CD=ED-EC
∴3BE-33BE=10, EB=53
∴AB=BE+AE=53+1
∴旗杆AB的高度为53+1米
8. (2014湖北荆门 20,10分)钓鱼岛自古以来就是中国的领土.如图,我国甲、乙两艘海监执法船某天在钓鱼岛附近海域巡航,某一时刻这两艘船分别位于钓鱼岛正西方向的A处和正东方向的B处,这时两船同时接到立即赶往C处海域巡查的任务,并测得C处位于A处北偏东59°方向、位于B处北偏西44°方向.若甲、乙两船分别沿AC,BC方向航行,其平均速度分别是20海里/小时,18海里/小时,试估算哪艘船先赶到C处.
(参考数据:cos59°≈0.52,sin46°≈0.72)
【答案】过C作CD⊥AB于D,设CD=h(海里),两船从A,B到C的时间分别是t甲、t乙(小时),则∠ACD=59°,∠CBD=90°-44°=46°.在Rt△ACD中,cos59°=CDAC=hAC=0.52,则AC=0.52h.在Rt△BCD中,sin46°=CDBC=hBC=0.72,则BC=0.72h.∴t甲=20AC=0.5220h=10.4ht乙=18BC=0.7218h=12.96h.∵12.96>10.4,
∴t甲>t乙,即乙船先到达C处.
9.(2014湖北荆门 24,12分)如图①,已知:在矩形ABCD的边AD上有一点O,OA=3,以O为圆心,OA长为半径作圆,交AD于M,恰好与BD相切于H,过H作弦HP∥AB,弦HP=3.若点E是CD边上一动点(点E与C,D不重合),过E作直线EF∥BD交BC于F,再把△CEF沿着动直线EF对折,点C的对应点为G.设CE=x,△EFG与矩形ABCD重叠部分的面积为S.
(1)求证:四边形ABHP是菱形;
(2)问△EFG的直角顶点G能落在⊙O上吗?若能,求出此时x的值;若不能,请说明理由;
(3)求S与x之间的函数关系式,并直接写出....FG与⊙O相切时,S的值.
A B C
D F
E
O
P H
M T G N
24题答案图② P(P1) A B C
D F
E
O H R R1
Q M(M1)
24题答案图① A B C
D F E
O
P H
M G
A B C
D O H
M
图① 图②(备用图)
第24题图 A D B C
北 北
59°
20题答案图 44° A B C
北 北
59°
第20题图 44°
钓鱼岛 【答案】(1)连结OH,如图①.∵AB∥HP,∠BAD=90°,∴AQ⊥HP.而AM是直径,∴HQ=12HP=32.在Rt△OHQ中,sin∠HOQ=HQOH=32×13=32,∴∠HOQ=60°,则∠OHQ=30°,∠APH=60°.又BD与⊙O相切,∴∠QHD=90°-∠OHQ=60°.∴∠APH=∠QHD.∴AP∥BH.又∵AB∥HP,∴四边形ABHP是平行四边形.由AB⊥AM,AM是直径知AB是⊙O的切线,而BD也是⊙O的切线,∴AB=BH.∴四边形ABHP是菱形.(注:其它方法,请参照给分) (2)G点能落在⊙O上,如图①.方法一:过C作射线CR⊥EF交EF于R,交AD于M1,交BD于R1,交AP于P1,则C关于EF对称点G在射线CR上.当G点落在M1上时,M1E=CE=x,AB=CD=HP=3,AD=AB·tan60°=33,ED=CD-CE=3-x.在Rt△M1DE中,cos60°=1EDME=3xx=12.解得x=2.sin60°=11MDME=1MDx=32,∴M1D=3.而MD=AD-AM=3,∴M1与M重合.∴M在CP1上,则MP1⊥AP,而MP⊥AP,∴P与P1重合,这校射线CR与⊙O交于M,P.由AP∥BD,CP⊥AP,CR1=PR1,知C与P关于BD对称.因为点E不与点D重合,故点G不可能落在P点.∴点G只能落在⊙O的M点上,此时x=2.方法二:连结CM,PM,如图①,由(1)知∠AMP=∠APH=60°,tan∠CMD=CDMD=33=3.∴∠CMD=∠AMP=60°.∴C,M,P三点共线.∵∠BDA=30°,∴CM⊥BD.而BD∥EF,∴CM⊥EF,点C关于EF的对称点G落在CP上.又∵点P到BD的距离等于点C到BD的距离(即点A到BD的距离),EF与BD不重合,∴点G不能落在P点,能够落在⊙O上的M点.当点G落在⊙O上的M点时,ME=CE=x,在Rt△MDE中,x=sin60MD=3×23=2.∴点G落在床⊙O上的M点,此时x=2.方法三:证法略.提示:过C作C′P⊥AP于P′,交BD于R′,可求CP′=2CR′=33,PM+CM=33,则CP′=CM+MP,从而C,M,P三点共线,x的值求法同上.(3)由(2)知:①当点G在CM上运动时,0<x≤2,S=12x·3x=32x2.②当点G在PM上运动时,2<x<3,设FG交AD于T,EG交AD于N,如图②,则:EG=CE=x,ED=3-x,S△EFG=12CE·CF=32x2.NE=sin30ED=6-2x,GN=GE-NE=3x-6.∵TG=GN·tan30°=(3x-6)×33=3x-23.S=S△EFG-S△TGN=32x2-332x2+63x-63=-3x2+63x-63.综上所述,S=223(02),236363(23).xxxxx≤当FG与⊙O相切时,S=3136-6.
10. (2014陕西省,25,12分)
问题探究
(1)如图①,在矩形ABCD中,AB=3,BC=4.假如BC边上存有点P,使△APD为等腰三角形,那么请画出满足条件的一个等腰△APD,并求出此时BP的长;
(2)如图②,在△ABC中,∠ABC=60°,BC=12,AD是BC边上的高,E、F分别为边AB、AC的中点,当AD=6时,BC边上存有一点Q,使∠EQF=90°,求此时BQ的长;
问题解决
(3)有一山庄,它的平面图为如图③的五边形ABCDE,山庄保卫人员项在线段CD上选一点M安装监控装置,用来监视边AB.现在要使∠AMB大约为60°,就能够让监控装置的效果达到最正确.已知∠A=∠E=∠D=90°,AB=270m,ED=285m,CD=340m,问在线段CD上是否存有点M,使∠AMB=60°?若存有,请求出符合条件的DM的长;若不存有,请说明理由.