在平面直角坐标系 $xOy$ 中,点 $A$ 与点 $B$ 的坐标分别是 $(1,0),(7,0)$,当点 $P$ 在 $y$ 轴正半轴上运动时,$\angle APB$ 是否有最大值?如果有,说明此时 $\angle APB$ 最大的理由,并求出点 $P$ 的坐标,如果没有,也说明理由.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    代几综合
    >
    函数与圆
【答案】
$P(0,\sqrt 7)$
【解析】
当过点 $A,B$ 的圆与 $y$ 轴正半轴相切于点 $P$ 时,$\angle APB$ 最大,
如果点 $P$ 在 $y$ 轴的正半轴上,设此时圆心为 $E$,则 $E$ 在第一象限,
在 $y$ 轴的正半轴上任取一点 $M$(不与点 $P$ 重合).
连接 $MA,MB,PA,PB$,设 $MB$ 交于 $\odot E$ 于点 $N$,连接 $NA$,因为点 $P$,点 $N$ 在 $\odot E$ 上,所以 $\angle APB=\angle ANB$.
因为 $\angle ANB$ 是 $\triangle MAN$ 的外角,
所以 $\angle ANB>\angle AMB$,即 $\angle APB>\angle AMB$.
此时,过点 $E$ 作 $EF\perp x$ 轴于 $F$,则 $AF=\dfrac 12AB=3,OF=4$.
连接 $EA,EP$,因为 $\odot E$ 与 $y$ 轴相切于点 $P$,则 $EP\perp y$ 轴,
所以四边形 $OPEF$ 是矩形,$OP=EF,PE=OF=4$,
所以 $\odot E$ 的半径为 $4$,即 $EA=4$,
所以在 $\rm{Rt}\triangle AEF$ 中,$EF=\sqrt 7$,
所以 $OP=\sqrt 7$,即 $P(0,\sqrt 7)$.
答案 解析 备注
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