如图，⊙O的半径为1，直线CD经过圆心O，交⊙O于C、D两点，直径AB⊥CD，点M是直线CD上异于点C、O、D的一个动点，AM所在的直线交于⊙O于点N，点P是直线CD上另一点，且PM=PN．（1）当点M在⊙O内

Question

如图，⊙O的半径为1，直线CD经过圆心O，交⊙O于C、D两点，直径AB⊥CD，点M是直线CD上异于点C、O、D的一个动点，AM所在的直线交于⊙O于点N，点P是直线CD上另一点，且PM=PN．

（1）当点M在⊙O内部，如图一，试判断PN与⊙O的关系，并写出证明过程；
（2）当点M在⊙O外部，如图二，其它条件不变时，（1）的结论是否成立？请说明理由；
（3）当点M在⊙O外部，如图三，∠AMO=30°，求图中阴影部分的面积．

Answer 1

（1）PN与⊙O相切．
证明：连接ON，
则∠ONA=∠OAN，
∵PM=PN，
∴∠PNM=∠PMN，
∵∠AMO=∠PMN，
∴∠PNM=∠AMO，
∴∠PNO=∠PNM+∠ONA=∠AMO+∠ONA=90°，
即PN与⊙O相切．

（2）成立．
证明：连接ON，
则∠ONA=∠OAN，
∵PM=PN，
∴∠PNM=∠PMN，
在Rt△AOM中，∠OMA+∠OAM=90°，
∴∠PNM+∠ONA=90°．
∴∠PNO=180°-90°=90°．
即PN与⊙O相切．

（3）连接ON，由（2）可知∠ONP=90°．
∵∠AMO=30°，PM=PN，
∴∠PNM=30°，∠OPN=60°，
∴∠PON=30°，∠AON=60°，
作NE⊥OD，垂足为点E，
则NE=ON•sin30°=1×(1)/(2)=(1)/(2)，
S_阴影=S_△AOC+S_扇形AON-S_△CON
=(1)/(2)OC•OA+(60°)/(360°)×π×1²-(1)/(2)CO•NE
=(1)/(2)×1×1+(1)/(6)π-(1)/(2)×1×(1)/(2)
=(1)/(4)+(1)/(6)π．