$(1)$ 求$B$、$C$兩點的坐標
解:
已知點$P$的坐標為$(-1,0)$,則$OP = 1$。
因為$\odot P$交$y$軸于$A$、$D$兩點,$AD = 2\sqrt{3}$,根據(jù)垂徑定理,
$OA=OD=\frac{1}{2}AD=\sqrt{3}$。
在$Rt\triangle OPA$中,由勾股定理$r = PA=\sqrt{OP^{2}+OA^{2}}=\sqrt{1^{2}+(\sqrt{3})^{2}} = 2$($r$為圓$P$半徑)。
因為$BP=PC = 2$,$P(-1,0)$,所以$B(-3,0)$,$C(1,0)$。
$(2)$ 判斷四邊形$AC'MB'$的形狀并求點$M$的坐標
四邊形$AC'MB'$是平行四邊形(根據(jù)旋轉(zhuǎn)性質(zhì),對應(yīng)邊平行且相等)。
因為$\triangle ABC$繞點$P$旋轉(zhuǎn)$180^{\circ}$得到$\triangle MC'B'$,$A$與$M$關(guān)于$P$對稱。
設(shè)$M(x,y)$,根據(jù)中點坐標公式:若兩點$(x_1,y_1)$,$(x_2,y_2)$中點坐標
為$(\frac{x_1 + x_2}{2},\frac{y_1 + y_2}{2})$,已知$A(0,-\sqrt{3})$,$P(-1,0)$,則$\frac{0 + x}{2}=-1$,$\frac{-\sqrt{3}+y}{2}=0$。
解得$x=-2$,$y = \sqrt{3}$,所以$M(-2,\sqrt{3})$。
$(3)$ 判斷$\angle MQG$的大小是否變化
解:
$\angle MQG$的大小不變,$\angle MQG = 120^{\circ}$。
延長$MQ$交$BC$于$N$。
因為$Q$是$BE$中點,$MB'// BC$(由$(2)$中平行四邊形性質(zhì)),
所以$\triangle MEQ\cong\triangle NEQ(AAS)$($\angle MEQ=$
$\angle NEQ$,$\angle EMQ=\angle ENQ$,$EQ = EQ$),則$MQ=NQ$。
又因為$EG\perp BC$,在$Rt\triangle EGN$中,$QG = QN$(直角
三角形斜邊中線等于斜邊一半)。
因為$MB = MC = 2\sqrt{3}$(由$(1)$中$B(-3,0)$,$C(1,0)$,
$M(-2,\sqrt{3})$,根據(jù)兩點間距離公式
$d=\sqrt{(x_2 - x_1)^{2}+(y_2 - y_1)^{2}}$可得),
$BQ = QN$,所以$MQ = QG$。
$\angle MBC = 60^{\circ}$($MB = MC = BC = 2\sqrt{3}$,
$\triangle MBC$是等邊三角形),$\angle MQB = 2\angle MGB$(
圓周角定理推論,這里可通過角的關(guān)系推導(dǎo)),
$\angle MQG=180^{\circ}- 60^{\circ}=120^{\circ}$。