6. 如图1,\(\triangle ABC\)中,\(\angle C=90^\circ\), \(AB=5\), \(\tan B=\frac{1}{2}\)。如果以点\(C\)为圆心,半径为\(R\)的⊙\(C\)与线段\(AB\)有两个交点,那么⊙\(C\)的半径\(R\)的取值范围是( )
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\begin{tikzpicture}
% 定义三角形 ABC 的顶点
\coordinate (C) at (0,0);
\coordinate (A) at (0,2.236); % \sqrt{5} ≈ 2.236
\coordinate (B) at (4.472,0); % 2\sqrt{5} ≈ 4.472
% 绘制三角形 ABC
\draw (A) — (B) — (C) — cycle;
% 标注顶点
\node at (A) [above left] {$A$};
\node at (B) [below right] {$B$};
\node at (C) [below left] {$C$};
\end{tikzpicture}
(A) \(2<R\leqslant\sqrt{5}\);
(B) \(2\leqslant R\leqslant\sqrt{5}\);
(C) \(\sqrt{5}\leqslant R\leqslant2\sqrt{5}\);
(D) \(0<R\leqslant\sqrt{5}\).
题目解析
首先,我们来复习一下相关的知识点:
- 直角三角形的性质:在直角三角形中,斜边是最长的边,且满足勾股定理:\(a^2 + b^2 = c^2\),其中\(c\)为斜边。
- 正切函数:\(\tan B =\)对边/邻边 ,这里指的是在直角三角形中,角\(B\)的对边与邻边的比值。
- 圆与直线的关系:当圆与直线相切时,圆心到直线的距离等于圆的半径;当圆与直线相交时,圆心到直线的距离小于圆的半径。
题目要求我们求出以点C为圆心,半径为R的⊙C与线段AB有两个交点时,半径R的取值范围。
首先,我们需要明确几个关键点:
- △ABC是一个直角三角形,其中∠C=90°。
- 已知AB=5,且\(\tan B = \frac{1}{2}\)。
- 以点C为圆心,半径为R的⊙C与线段AB有两个交点。
根据直角三角形的性质,我们可以得到以下信息:
- 在直角三角形中,斜边是最长的边,因此AC和BC分别是两条直角边。
- 根据勾股定理,有\(AB^2 = AC^2 + BC^2\)。
- 已知AB=5,所以有\(5^2 = AC^2 + BC^2\),即\(25 = AC^2 + BC^2\)。
- 又因为\(\tan B = \frac{1}{2}\),所以有\(\frac{BC}{AC} = \frac{1}{2}\),即\(BC = \frac{1}{2}AC\)。
将\(BC = \frac{1}{2}AC\)代入到勾股定理中,得到:
\(25 = AC^2 + \left(\frac{1}{2}AC\right)^2\)
解得:\(AC = 2\sqrt{5}\), \(BC = \sqrt{5}\)。
接下来,我们需要确定⊙C与线段AB有两个交点时,半径R的取值范围。
- 当⊙C与线段AB相切时,半径R最小,此时R等于点C到线段AB的距离。
- 当⊙C与线段AB相交时,半径R最大,此时R等于点C到线段AB的距离加上线段AB的一半。
点C到线段AB的距离可以通过垂线段公式计算得出:
\(d = \frac{|AC \cdot BC|}{AB} = \frac{|2\sqrt{5} \cdot \sqrt{5}|}{5} = 2\)。
因此,当⊙C与线段AB相切时,半径R最小为2。
当⊙C与线段AB相交时,半径R最大为点C到线段AB的距离加上线段AB的一半,即\(R = 2 + \frac{5}{2} = \frac{9}{2}\)。
但是,由于⊙C是以点C为圆心,半径为R的圆,所以R的最大值不能超过AC或BC的长度,即R的最大值为√5。
综上所述,⊙C的半径R的取值范围是2 < R ≤ √5。
因此,正确答案是(A) 2 < R ≤ √5。
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