试题

题目:
青果学院已知△ABC的内切圆半径为r,∠A=60°,BC=2
3
,则r的取值范围是
0<r≤1
0<r≤1

答案
0<r≤1

青果学院解:方法1:设CF的长为x,则BF的长为2
3
-x

在Rt△AEO内,AO=
r
sin∠EAO
=
r
sin30°
=2r,AE=AO·cos30°=
3
r

∴AC=AG+CG=AE+CF=
3
r+x
,AB=AE+BE=
3
r+2
3
-x

在△ABC中,AB边上的高=AC·sin60°=(
3
r+x)·
3
2

S△ABC=
1
2
·(
3
r+2
3
-x)·(
3
r+x)·
3
2

S△ABC=S△ABO+S△BCO+S△ACO=
1
2
·(AB+AC+BC)·r
=
1
2
·(
3
r+2
3
-x+
3
r+x+2
3
)·r

1
2
·(
3
r+2
3
-x)·(
3
r+x)·
3
2
=
1
2
·(
3
r+2
3
-x+
3
r+x+2
3
)·r

化简得x2-2
3
x+9r2-6r =0

∴△=(-2
3
)
2
-4( 9r2-6r )
≥0,即3r2-2r-1≤0
解得-
1
3
≤r≤1

结合题意只能是0<r≤1.

方法2:设AB=x,AC=y,
因为S△ABC=
1
2
AB·AC·sinA=
1
2
(a+b+c)r
代入数据得到r=
3
2
xy
x+y-2
3

又在直角三角形AEO中,AE=
3
r=
1
2
(x+y-2
3

得到x+y=2
3
(r+1)xy=2
3
y(r+1)-y 2
代入①,整理得到关于y的一元二次方程
3
2
y2-3(r+1)y+(2
3
r2+4
3
r)=0
因为△≥0
得到r2+2r-3≥0
所以-3≤r≤1
结合题意只能是0<r≤1.<R《1
故答案为0<r≤1.
考点梳理
三角形的内切圆与内心.
首先假设CF的长为x,则BF的长为2
3
-x
.运用∠A=60°用内切圆半径表示AE的长,进而通过x、r表示出AC、AB的长,并表示出△ABC的面积.再将△ABC的面积用三个小三角形面积的和表示出来.这样就建立起了关于x、r的关系式.将关系式看做关于x的一元二次方程判定r的取值范围.结合实际r的最后取值范围即可确定.
本题考查三角形内切圆与内心、一元二次方程的应用.本题解题的关键是将求r的取值范围转化为一元二次方程,利用判别式△=b2-4ac求解.
数形结合.
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