题目
一个圆形水库的半径为1千米。一艘船从水库边的A点出发,直线行驶1千米后到达水库边的B点,又从B点出发直线行驶2千米后到达水库边的C点。则C点与A点的直线距离最短可能为多少千米?[2022真题]A. 不到1千米B. 1—1.3千米之间C. 1.3—1.6千米之间D. 超过1.6千米
一个圆形水库的半径为1千米。一艘船从水库边的A点出发,直线行驶1千米后到达水库边的B点,又从B点出发直线行驶2千米后到达水库边的C点。则C点与A点的直线距离最短可能为多少千米?[2022真题]
A. 不到1千米
B. 1—1.3千米之间
C. 1.3—1.6千米之间
D. 超过1.6千米
题目解答
答案
D. 超过1.6千米
解析
考查要点:本题主要考查圆的几何性质,特别是弦长与圆心角的关系,以及如何通过几何构造寻找最短距离。
解题核心思路:
- 确定关键点的位置:A、B、C均在半径为1千米的圆上,AB=1千米,BC=2千米。
- 利用弦长公式:弦长=2r·sin(θ/2),其中θ为圆心角。通过AB和BC的弦长,确定对应的圆心角。
- 构造几何图形:分析点B的位置对点C的影响,找到A与C的最短可能距离。
破题关键点:
- AB的圆心角为60°(弦长1千米对应θ=60°)。
- BC的圆心角为180°(弦长2千米对应直径)。
- C点位于B点的正对径点,通过几何关系计算AC的最小值。
步骤1:确定AB和BC的圆心角
- AB=1千米:由弦长公式 $1 = 2 \cdot 1 \cdot \sin(\theta_{AB}/2)$,解得 $\sin(\theta_{AB}/2) = 0.5$,故 $\theta_{AB} = 60^\circ$。
- BC=2千米:由弦长公式 $2 = 2 \cdot 1 \cdot \sin(\theta_{BC}/2)$,解得 $\sin(\theta_{BC}/2) = 1$,故 $\theta_{BC} = 180^\circ$。
步骤2:分析点B和C的位置
- 点B的位置:A点两侧各有一个可能的B点,对应圆心角±60°。
- 点C的位置:C点始终位于B点的正对径点(圆心角180°),因此C点与A点的圆心角为 $60^\circ \pm 180^\circ$,即120°或240°。
步骤3:计算AC的最短距离
- 圆心角120°:弦长 $AC = 2 \cdot 1 \cdot \sin(120^\circ/2) = 2 \cdot \sin(60^\circ) = \sqrt{3} \approx 1.732$ 千米。
- 圆心角240°:弦长与120°相同(对称性),结果仍为$\sqrt{3}$千米。
结论:C点与A点的最短可能距离为$\sqrt{3} \approx 1.732$千米,超过1.6千米。