已知点P在线段AB上，点O在线段AB延长线上．以点O为圆心，OP为半径作圆，点C是圆O上的一点．（1）如图，如果AP=2PB，PB=BO．求证：△CAO∽△BCO；（2）如果AP=m（m是常数，且m＞1），BP=1，OP是OA

Question

已知点P在线段AB上，点O在线段AB延长线上．以点O为圆心，OP为半径作圆，点C是圆O上的一点．

（1）如图，如果AP=2PB，PB=BO．求证：△CAO∽△BCO；
（2）如果AP=m（m是常数，且m＞1），BP=1，OP是OA，OB的比例中项．当点C在圆O上运动时，求AC：BC的值（结果用含m的式子表示）；
（3）在（2）的条件下，讨论以BC为半径的圆B和以CA为半径的圆C的位置关系，并写出相应m的取值范围．

Answer 1

（1）证明：∵AP=2PB=PB+BO=PO，
∴AO=2PO．
∴(AO)/(PO)＝(PO)/(BO)=2．（2分）
∵PO=CO，（1分）
∴(AO)/(CO)＝(CO)/(BO)．
∵∠COA=∠BOC，
∴△CAO∽△BCO．（1分）
（2）设OP=x，则OB=x-1，OA=x+m，
∵OP是OA，OB的比例中项，
∴x²=（x-1）（x+m）．（1分）
∴x=(m)/(m−1)．
即OP=(m)/(m−1)．（1分）
∴OB=(1)/(m−1)．（1分）
∵OP是OA，OB的比例中项，即(OA)/(OP)＝(OP)/(OB)，
∵OP=OC，
∴(OA)/(OC)＝(OC)/(OB)．（1分）
设⊙O与线段AB的延长线相交于点Q，当点C与点P，点Q不重合时，
∵∠AOC=∠COB，
∴△CAO∽△BCO．（1分）
∴(AC)/(BC)＝(OC)/(OB)．（1分）
∴(AC)/(BC)＝(OC)/(OB)＝(OP)/(OB)＝m．
当点C与点P或点Q重合时，可得(AC)/(BC)＝m，
∴当点C在圆O上运动时，AC：BC=m．（1分）
（3）由（2）得，AC＞BC，且AC-BC=（m-1）BC（m＞1），AC+BC=（m+1）BC，
⊙B和⊙C的圆心距d=BC，
显然BC＜（m+1）BC，∴⊙B和⊙C的位置关系只可能相交、内切或内含．
当⊙B与⊙C相交时，（m-1）BC＜BC＜（m+1）BC，得0＜m＜2，
∵m＞1，
∴1＜m＜2；（1分）
当⊙B与⊙C内切时，（m-1）BC=BC，得m=2；（1分）
当⊙B与⊙C内含时，BC＜（m-1）BC，得m＞2．（1分）