已知直線l與⊙O交于不同的兩點E,F(xiàn),CD是⊙O的直徑,CA⊥l,DB⊥l,垂足分別為A,B.若AB=7,BD-AC=1,AE=1,試問在線段AB上是否存在點P,使得以點P,A,C為頂點的三角形與以點P,B,D為頂點的三角形相似?若存在,求出AP的長;若不存在,請說明理由.
分析:由題意可知直線l可能與CD相交,也可能不相交,所以應結合題意,分類討論.
(1)當l與直徑CD不相交時,(i)作OH⊥AB于H,可證其相似,(ii)當除E,F(xiàn)外還存在點P使△APC∽△BPD,可設AC=x,BD=y,則y-x=1,進而求解.
(2)當l與直徑CD相交時,其交點Q滿足條件,然后再計算除Q點外是否還存在點P,可假設其存在,然后再結合題意進行求解,再驗證假設是否成立即可.
解答:解:(1)若l與直徑CD不相交,如圖所示,
(i)作OH⊥AB于H,易得AE=BF,此時△ACE∽△BED,△AFC∽△BDF,
則E,F(xiàn)為滿足的點,故AP=AE=1或AP=AF=AB-BF=6
(ii)若除E,F(xiàn)外還存在點P使△APC∽△BPD,設AC=x,BD=y,則y-x=1,
∵Rt△ACE∽Rt△BED,故
= ,得xy=6
于是x=2,y=3或x=-3,y=-2(舍去)
∵△APC∽△BPD,故
= ,即
= ,解得AP=
,
故存在第三個滿足條件的點P,且AP=
.
綜合(i),(ii),滿足條件的點有三個,AP的長分別為1,6,
.
(2)若l與直徑CD相交,且交點為Q,如圖
(i)由∠AQC=∠DQB,得Rt△ACQ∽Rt△BDQ,則點Q為滿足條件的點,
設AC=x,BD=y,則y-x=1,
又∠DEB=∠ECA,則Rt△ACE∽Rt△BED,
故
= ,得xy=8,
于是,x=
,y=
或x=
,y=
(舍去)
∵Rt△ACQ∽Rt△BDQ,∴
= ,解得AQ=
.
(ii)若除Q外,還存在點P,使△APC∽△BDP,則
= ,
整理得AP
2-7AP+8=0,解得AP=
.
綜合(i),(ii),滿足條件的點P有三個,AP的長分別為
,
,
.
所以,綜合(1)(2)可得,滿足條件的點共有6個.AP的長度為:
1,6,
,
,
,
.
點評:熟練掌握圓的性質及判定,能夠運用圓的性質求解一些實際問題,會對問題進行分類討論.