每日一题[465]相对运动

如图,在平面直角坐标系中,$P(6,8)$,四边形$ABCD$为矩形,$AB=16$,$AD=9$,点$A,B$分别在射线$OP$和$Ox$上,求$OD$的最大值.

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分析    注意到在矩形$ABCD$运动的过程中$\angle AOB$始终不变,因此可以看作矩形$ABCD$不动,而点$O$在圆弧上运动,如图.

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   在图中,由于$\tan\angle AOB=\dfrac 43$,于是$Q$到弦$AB$的距离为$6$,圆$Q$的半径为$10$.因此$OD$的最大值$$C_0D=C_0Q+QD=10+\sqrt{(6+9)^2+8^2}=27.$$

 如果直接考虑矩形的运动,因为$A,B,O$的外接圆半径为$10$,记$M$为其外接圆的圆心,取$CD$的中点$N$,则$MN=6+9=15$,且$$DM=\sqrt{8^2+15^2}=17$$为定值,当点$O,M,D$三点共线时,$OD=OM+MD$有最大值,如下图:

每日一题465-2

我们可以看出,利用相对运动,将矩形的运动转化成$O$的运动,就使得模型大大简化了.

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