【答案】:
(1) 在$Rt\triangle ABC$中,$\angle BCA=90°$,$AB=4$,$AC=2$,则$BC=\sqrt{AB^2-AC^2}=\sqrt{16-4}=2\sqrt{3}$。$\angle BAC=60°$,$AD$平分$\angle BAC$,则$\angle BAD=30°$。
$AB$为外接圆直径,$\angle ADB=90°$(直径所对圆周角)。在$Rt\triangle ABD$中,$BD=AB\cdot\sin\angle BAD=4\cdot\sin30°=2$。
(2) 由(1)知$AB=4$,外接圆半径为$2$,圆心$O$为$AB$中点。$CD$为直径($CD=4$),$BD\perp BC$(直径所对圆周角为直角)。
点$I$为$\angle PBC$平分线与$PD$交点,可证$I$在以$B$为圆心,$2\sqrt{2}$为半径的圆上。轨迹为圆心角$90°$的圆弧。
弧长$l=\frac{90°}{360°}×2\pi×2\sqrt{2}=\sqrt{2}\pi$。
(1) $BD=2$;(2) $l=\sqrt{2}\pi$
答案
(1) $\boxed{2}$
(2) $\boxed{\sqrt{2}\pi}$
【解析】:
(1) 在$Rt\triangle ABC$中,$\angle BCA=90^\circ$,$AB=4$,$AC=2$,则$BC=\sqrt{AB^2-AC^2}=\sqrt{4^2-2^2}=2\sqrt{3}$,$\angle BAC=60^\circ$。
因为$AD$平分$\angle BAC$,所以$\angle BAD=30^\circ$。
$\triangle ABC$外接圆中,$AB$为直径,$\angle ADB=90^\circ$。
在$Rt\triangle ABD$中,$BD=AB\cdot\sin\angle BAD=4×\sin30^\circ=4×\frac{1}{2}=2$。
(2) 点$I$的轨迹是以$BD$为弦,圆心角为$120^\circ$的圆弧(不含端点)。
$BD=2$,设圆心为$O$,则$\triangle OBD$为等边三角形,半径$OB=BD=2$。
弧长$l=\frac{120^\circ}{360^\circ}×2\pi×2=\frac{4\pi}{3}$。
因为点$P$不与$C$、$B$重合,所以$0<l<\frac{4\pi}{3}$。
(1)$2$;
(2)$0<l<\frac{4\pi}{3}$