Question

（2013•尤溪縣質(zhì)檢）如圖①，在⊙O中AB是直徑，D是上半圓中點(diǎn)，E是下半圓中點(diǎn)，點(diǎn)C是⊙O上一點(diǎn)（不與B、E重合）連接AD、BD、AC、BC．設(shè)BC長度為n，AC長度為m．
（1）用含m、n的式子表示四邊形ACBD的面積S；
（2）證明：tan∠DAC=

m+n

m-n

；
（3）如圖②③，當(dāng)點(diǎn)C運(yùn)動至

AD

或

BD

上時，②中結(jié)論是否成立？若成立，請說明理由；若不成立，請用含m、n的式子表示tan∠DAC．（直接寫答案，并選擇其中一種證明）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)直徑所對的圓周角是直角可得∠C=∠D=90°，根據(jù)等弧所對的弦相等可得AD=BD，從而得到△ABD是等腰直角三角形，利用勾股定理列式求出AB，再根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì)求出AD，然后根據(jù)四邊形ACBD的面積S=S_△ABC+S_△ABD，列式計(jì)算即可得解；
（2）過點(diǎn)D作DM⊥AC于M，作DN⊥BC交CB的延長線于N，可得四邊形DMCN是矩形，根據(jù)同角的余角相等求出∠ADM=∠BDN，然后利用“角角邊”證明△ADM和△BDN全等，根據(jù)全等三角形對應(yīng)邊相等可得AM=BN，DM=DN，從而得到矩形DMCN是正方形，設(shè)正方形的邊長為x，AM=BN=y，然后用m、n表示a列出方程組求解得到x、y，再根據(jù)銳角的正切值等于對邊比鄰邊列式計(jì)算即可得解；
（3）圖②，先求出點(diǎn)C關(guān)于原點(diǎn)的對稱點(diǎn)C′，連接AC′、BC′，根據(jù)對角線互相平分且相等的四邊形是矩形可得四邊形AC′C是矩形，過點(diǎn)D作DM⊥AC′于M，作DN⊥BC′交C′B的延長線于N，然后與（2）的思路相同求解即可；圖③同理可求．

解答：解：（1）∵AB的⊙O的直徑，
∴∠C=∠D=90°，
∵D是上半圓中點(diǎn)，
∴AD=BD，
∴△ABD是等腰直角三角形，
在Rt△ABC中，AB=

AC2+BC2

=

m2+n2

，
∴AD=

2

2

AB=

2

2

m2+n2

，
∴四邊形ACBD的面積S=S_△ABC+S_△ABD，
=

1

2

AC•BC+

1

2

AD²，
=

1

2

mn+

1

2

×

1

2

（m²+n²），
=

1

4

（m+n）²；

（2）如圖①，過點(diǎn)D作DM⊥AC于M，作DN⊥BC交CB的延長線于N，則四邊形DMCN是矩形，
∴∠BDN+∠BDM=90°，
又∵∠ADM+∠BDN=∠ADB=90°，
∴∠ADM=∠BDN，
∵在△ADM和△BDN中，

∠ADM=∠BDN ∠AMD=∠BND=90° AD=BD

，
∴△ADM≌△BDN（AAS），
∴AM=BN，DM=DN，
∴矩形DMCN是正方形，
設(shè)正方形的邊長為x，AM=BN=y，則

x+y=m x-y=n

，
解得

x= m+n 2 y= m-n 2

，
tan∠DAC=

DM

AM

=

x

y

=

m+n

m-n

；

（3）結(jié)論不成立，點(diǎn)C在

AD

上時，tan∠DAC=

n-m

m+n

；
點(diǎn)C在

BD

上時，tan∠DAC=

m-n

m+n

．
理由如下：點(diǎn)C在

AD

上時，
如圖②，點(diǎn)C′為點(diǎn)C關(guān)于原點(diǎn)的對稱點(diǎn)，連接AC′、BC′，
則四邊形AC′C是矩形，
∴AC′=BC=n，BC′=AC=m，
過點(diǎn)D作DM⊥AC′于M，作DN⊥BC′交C′B的延長線于N，
與（2）同理可求，AM=BN，DM=DN，
∴矩形DMCN是正方形，
設(shè)正方形的邊長為x，AM=BN=y，則

x+y=n x-y=m

，
解得

x= m+n 2 y= n-m 2

，
∵DM⊥AC′，AC′∥BC，
∴DM⊥BC，
∵∠C=90°，
∴AC∥DM，
∴∠DAC=∠ADM，
∴tan∠DAC=tan∠ADM=

AM

DM

=

y

x

=

n-m

m+n

；
點(diǎn)C在

BD

上時，如圖③，
設(shè)正方形的邊長為x，AN=BM=y，則

x+y=m x-y=n

，
解得

x= m+n 2 y= m-n 2

，
tan∠DAC=tan∠ADN=

AN

DN

=

y

x

=

m-n

m+n

．

點(diǎn)評：本題考查了圓的綜合題型，主要利用了直徑所對的圓周角是直角，等腰直角三角形的判定與性質(zhì)，全等三角形的判定與性質(zhì)，銳角的正切的定義，作輔助線構(gòu)造出全等三角形與正方形是解題的關(guān)鍵，也是本題的難點(diǎn)．