已知△ABC是圆x2+y2=r2的内接三角形,已知A(r,0)为定点,∠BAC=120°,求△ABC

已知△ABC是圆x2+y2=r2的内接三角形,已知A(r,0)为定点,∠BAC=120°,求△ABC重心G的轨迹方程.

答案

思路解析:本题可以根据圆的性质结合图形进行分析,这里牵涉到角的运算,所以可把圆的方程转化为参数方程进行运算.

解:如右图所示,利用同弧所对圆心角与圆周角的关系,可知∠BOC=120°,B、C两点中,只要一个确定,另一个也确定,为了便于解题,引入圆的参数方程

(θ为参数).

于是,设G(x,y),而点B的坐标记为(rcosθ,rsinθ),则点C的坐标为(rcos(120°+θ),rsin(120°+θ)).

从A、B、C三点互不重合得0°<θ<240°,利用重心坐标公式有

由式①,得3x-r=r[cosθ+cos(120°+θ)],即3x-r=rcos(60°+θ).           ③

由式②,得3y=r[sinθ+sin(120°+θ)],即3y=rsin(60°+θ).                   ④

由③④平方相加可得(x-

)2+y2=()2.

由于0°<θ<240°,

所以0≤x=

,

即△ABC的重心G的轨迹方程是(x-

)2+y2=()2,x∈[0,),

轨迹是一段圆弧.


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