使用勾股定理求出弦心距计算出现的问题

数学
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作者:顾永胜
来源:0513.city

本题可通过作弦心距,利用垂径定理求出弦长的一半,再结合勾股定理求出弦心距,然后根据全等三角形的性质求出相关角度,最后在直角三角形中利用三角函数求出OM的长。

利用垂径定理求出弦长的一半,再结合勾股定理求出弦心距

如图,在半径为 2 的\(\odot O\)中,弦\(AB\)与弦\(CD\)相交于点\(M\),如果\(AB = CD = 2\sqrt{3}\),\(\angle AMC = 120^{\circ}\),求\(OM\)的长 。

勾股定理运算错误。

利用垂径定理求出弦长的一半,再结合勾股定理求出弦心距作辅助线:过点\(O\)作\(OE\perp AB\)于\(E\),\(OF\perp CD\)于\(F\),连接\(OA\)。

根据垂径定理,垂直于弦的直径平分弦,所以\(AE = \frac{1}{2}AB\),\(CF = \frac{1}{2}CD\)。

因为\(AB = CD = 2\sqrt{3}\),则\(AE = \frac{1}{2}\times 2\sqrt{3}=\sqrt{3}\) 。

在\(Rt\triangle AOE\)中,\(OA = 2\)(圆半径),\(AE = \sqrt{3}\),由勾股定理\(OE = \sqrt{OA^{2}-AE^{2}}\),即:

\(OE = \sqrt{2^{2}-\left(\sqrt{3}\right)^{2}}=\sqrt{4 - 3}= 1\) 。

因为\(AB = CD\),所以弦心距\(OE = OF\),又\(OM\)为公共边,\(\angle OEM = \angle OFM = 90^{\circ}\),可得\(Rt\triangle OEM\cong Rt\triangle OFM\)(HL 定理) 。

所以\(\angle OME = \frac{1}{2}\angle AMC\),已知\(\angle AMC = 120^{\circ}\),则\(\angle OME = 60^{\circ}\) 。

在\(Rt\triangle OEM\)中,\(\sin\angle OME = \frac{OE}{OM}\),即\(\sin60^{\circ}=\frac{1}{OM}\) 。

因为\(\sin60^{\circ}=\frac{\sqrt{3}}{2}\),所以\(OM = \frac{1}{\sin60^{\circ}}=\frac{2\sqrt{3}}{3}\) 。