专题13确定圆的条件、直线和圆的位置关系 (5个知识点8种题型)(解析版).docx
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1、专题13确定圆的条件、直线和圆的位置关系 (5个知识点8种题型)【目录】倍速学习四种方法【方法一】 脉络梳理法知识点1.确定圆的条件知识点2.直线和圆的位置关系(重点)知识点3.切线的性质(重点)知识点4.圆的切线的判定(难点)知识点5.三角形的内切圆、内心(重点)【方法二】 实例探索法题型1.确定已知圆的圆心题型2.证明多点共圆题型3.判断直线与圆的位置关系题型4.直线和圆的位置关系与平面直角坐标系的综合应用题型5.切线的性质与判定的综合应用题型6.三角形内切圆的计算与证明题型7.探究题题型8.直线和圆的位置关系与函数的综合【方法三】成果评定法【学习目标】1. 掌握确定一个圆的条件,能画出三
2、角形的外接圆。2. 会求出特殊三角形的外接圆的半径。3.掌握直线和圆的位置关系,能用数量关系来判断直线与圆的位置关系。4.理解切线的性质及判定,能运用切线的性质解决问题。【知识导图】 【倍速学习五种方法】【方法一】脉络梳理法知识点1.确定圆的条件不在同一直线上的三点确定一个圆注意:这里的“三个点”不是任意的三点,而是不在同一条直线上的三个点,而在同一直线上的三个点不能画一个圆“确定”一词应理解为“有且只有”,即过不在同一条直线上的三个点有且只有一个圆,过一点可画无数个圆,过两点也能画无数个圆,过不在同一条直线上的三点能画且只能画一个圆【例1】(2022秋盐都区期中)下列说法正确的是()A等弧所
3、对的圆心角相等B在等圆中,如果弦相等,那么它们所对的弧也相等C过三点可以画一个圆D平分弦的直径,平分这条弦所对的弧【解答】解:A、等弧所对的圆心角相等,说法正确,本选项符合题意;B、在等圆中,如果弦相等,但它们所对的弧不一定相等,本选项不符合题意;C、过不在同一直线上的三点可以画一个圆,说法不正确,本选项不符合题意;D、平分弦(非直径)的直径,平分这条弦所对的弧,说法不正确,本选项不符合题意故选:A【变式】(2022秋江宁区校级月考)下列说法:长度相等的弧是等弧;相等的圆心角所对的弧相等;直径是圆中最长的弦;经过不在同一直线上的三个点A、B、C只能作一个圆其中正确的有()A1个B2个C3个D4
4、个【解答】解:长度相等的弧不一定是等弧,故原命题错误,不符合题意;同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,故原命题错误,不符合题意;直径是圆中最长的弦,正确,符合题意;经过不在同一直线上的三个点A、B、C只能作一个圆,正确,符合题意,正确的有2个,故选:B知识点2.直线和圆的位置关系(重点)(1) 相交:直线与圆有两个公共点时,叫做直线和圆相交这时直线叫做圆的割线(2) 相切:直线和圆有唯一公共点时,叫做直线和圆相切这时直线叫做圆的切线,唯一的公共点叫做切点(3) 相离:直线和圆没有公共点时,叫做直线和圆相离由于圆心确定圆的位置,半径确定圆的大小,因此研究直线和圆的位置关系,就可以转化为直线和
5、点(圆心)的位置关系下面图(1)中直线与圆心的距离小于半径;图(2)中直线与圆心的距离等于半径;图(3)中直线与圆心的距离大于半径要点诠释: 这三个命题从左边到右边反映了直线与圆的位置关系所具有的性质;从右边到左边则是直线与圆的位置关系的判定【例2】(2022秋宜兴市期末)已知O的半径为6cm,点O到直线l的距离为7cm,则直线l与O的位置关系是()A相交B相切C相离D无法确定【解答】解:O的半径为6cm,圆心O到直线l的距离为7cm,67,直线l与O相离故选:C【变式】(2022秋亭湖区校级月考)已知O的半径是一元二次方程x22x30的一个根,圆心O到直线l的距离d4,则直线l与O的位置关系
6、是()A相交B相切C相离D平行【分析】先求方程的根,可得r的值,由直线与圆的位置关系的判断方法可求解【解答】解:x22x30,x11,x23,O的半径为一元二次方程程x22x30的根,r3,dr,直线l与O的位置关系是相离,故选:C【点评】本题考查的是直线与圆的位置关系,解决此类问题可通过比较圆心到直线距离d与圆半径大小关系完成判定知识点3.切线的性质(重点)(1)切线的性质圆的切线垂直于经过切点的半径经过圆心且垂直于切线的直线必经过切点经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心(2)切线的性质可总结如下:如果一条直线符合下列三个条件中的任意两个,那么它一定满足第三个条件,这三个条件是:直线过圆心;
7、直线过切点;直线与圆的切线垂直(3)切线性质的运用由定理可知,若出现圆的切线,必连过切点的半径,构造定理图,得出垂直关系简记作:见切点,连半径,见垂直【例3】如图,圆O是RtABC的外接圆,ACB=90,A=25,过点C作圆O的切线,交AB的延长线于点D,则D的度数是()A25B40C50D65【答案】B【解析】解:连接OC,圆O是RtABC的外接圆,ACB=90,AB是直径,A=25,BOC=2A=50,CD是圆O的切线,OCCD,D=90BOC=40故选B【变式】(2022秋崇川区校级月考)如图,AB是O的直径,点P是O外一点,PO交O于点C,连接BC,PA若P36,且PA与O相切,则此时
8、B等于()A27B32C36D54【分析】先利用切线的性质求出AOP54,再利用等腰三角形的性质即可得出结论【解答】解:PA是O的切线,PAO90,AOP90P54,OBOC,AOP2B,BAOP27,故选:A【点评】此题主要考查了切线的性质,直角三角形的性质,等腰三角形的性质,三角形的外角的性质,求出AOP是解本题的关键知识点4.圆的切线的判定(难点)(1)切线的判定定理:经过半径的外端且垂直于这条半径的直线是圆的切线(2)在应用判定定理时注意:切线必须满足两个条件:a、经过半径的外端;b、垂直于这条半径,否则就不是圆的切线切线的判定定理实际上是从”圆心到直线的距离等于半径时,直线和圆相切“
9、这个结论直接得出来的在判定一条直线为圆的切线时,当已知条件中未明确指出直线和圆是否有公共点时,常过圆心作该直线的垂线段,证明该线段的长等于半径,可简单的说成“无交点,作垂线段,证半径”;当已知条件中明确指出直线与圆有公共点时,常连接过该公共点的半径,证明该半径垂直于这条直线,可简单地说成“有交点,作半径,证垂直”要点诠释:切线的判定定理中强调两点:一是直线与圆有一个交点,二是直线与过交点的半径垂直,缺一不可.【例4】(2023沛县模拟)如图,AD是O的弦,AB经过圆心O交O于点C,AB30,连接BD求证:BD是O的切线【解答】如图,连接OD,ODOA,ODADAB30,DOBODA+DAB60
10、,ODB180DOBB180603090,即ODBD,直线BD与O相切【变式】如图,在ABC中,CAB=90,CBA=50,以AB为直径作O交BC于点D,点E在边AC上,且满足ED=EA(1)求DOA的度数;(2)求证:直线ED与O相切【答案与解析】(1)解;DBA=50,DOA=2DBA=100,(2)证明:连接OE在EAO与EDO中,EAOEDO,EDO=EAO,BAC=90,EDO=90,DE与O相切知识点5.三角形的内切圆、内心(重点)1.三角形的内切圆:与三角形各边都相切的圆叫做三角形的内切圆.2三角形的内心:三角形内切圆的圆心是三角形三条角平分线的交点,叫做三角形的内心. 三角形的
11、内心到三边的距离都相等.要点诠释:(1) 任何一个三角形都有且只有一个内切圆,但任意一个圆都有无数个外切三角形;(2) 解决三角形内心的有关问题时,面积法是常用的,即三角形的面积等于周长与内切圆半径乘积的一半,即(S为三角形的面积,P为三角形的周长,r为内切圆的半径).(3) 三角形的外心与内心的区别:名称确定方法图形性质外心(三角形外接圆的圆心)三角形三边中垂线的交点(1) 到三角形三个顶点的距离相等,即OA=OB=OC;(2)外心不一定在三角形内部内心(三角形内切圆的圆心)三角形三条角平分线的交点(1)到三角形三边距离相等;(2)OA、OB、OC分别平分BAC、ABC、ACB; (3)内心
12、在三角形内部.【例5】(2023泗阳县一模)九章算术是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有下列问题:“今有勾八步,股十五步,问勾中容圆径几何?”其意思是“今有直角三角形,勾(短直角边)长为八步,股(长直角边)长为十五步,问该直角三角形能容纳的圆形(内切圆)直径是多少?”此问题中,该内切圆的直径长是()A3步B5步C6步D8步【解答】解:如图,在RtABC中,AC8,BC15,C90,AB17,SABCACBC81560,设内切圆的圆心为O,分别连接圆心和三个切点,及OA、OB、OC,设内切圆的半径为r,SABCSAOB+SBOC+SAOCr(AB+BC+AC)20r,20r60,解得r3,内
13、切圆的直径为6步,故选:C【方法二】实例探索法题型1.确定已知圆的圆心1在平面直角坐标系中有A,B,C三点,A(1,3),B(3,3),C(5,1)现在要画一个圆同时经过这三点,则圆心坐标为 【解答】解:A(1,3),B(3,3),C(5,1)不在同一直线上经过点A,B,C可以确定一个圆该圆圆心必在线段AB的垂直平分线上设圆心坐标为M(2,m)则点M在线段BC的垂直平分线上MBMC由勾股定理得:(2-3)2+(m-3)2=(2-5)2+(m-1)21+m26m+99+m22m+1m0圆心坐标为M(2,0)故答案为:(2,0)2(2022春射阳县校级期中)如图,在平面直角坐标系xOy中,点A,B
14、,C的横、纵坐标都为整数,过这三个点作一条圆弧,则此圆弧的圆心坐标为 【解答】解:从图形可知:A点的坐标是(0,2),B点的坐标是(1,3),C点的坐标是(3,3),连接AB,作线段AB和线段BC的垂直平分线MN、EF,两线交于Q,则Q是圆弧的圆心,如图,Q点的坐标是(2,1),故答案为:(2,1)题型2.证明多点共圆3.如图,在中,的中点为O求证:A,B,C,D四点在以O为圆心的圆上【详解】证明:连接,AB的中点为O,A,B,C,D四点在以O为圆心,长为半径的圆上4如图所示,BD,CE是ABC的高,求证:E,B,C,D四点在同一个圆上【答案与解析】证明:如图所示,取BC的中点F,连接DF,E
15、FBD,CE是ABC的高,BCD和BCE都是直角三角形DF,EF分别为RtBCD和RtBCE斜边上的中线,DF=EF=BF=CFE,B,C,D四点在以F点为圆心,BC为半径的圆上5已知:如图,在正方形中,、分别是、的中点(1)线段与有何关系说明理由;(2)延长、交于点H,则B、D、G、H这四个点是否在同一个圆上说明理由【详解】(1)解:且证明:、分别是、的中点,又,在直角中,;(2)连接,在直角中,在以为圆心、长为半径的圆上题型3.判断直线与圆的位置关系6(2022春九年级课时练习)如图,已知O的半径为5cm,点O到直线l的距离OP为 7cm(1)怎样平移直线l,才能使l与O相切?(2)要使直
16、线l与O相交,设把直线l向上平移 xcm,求x的取值范围【答案】(1)将直线l向上平移2cm或12cm;(2)2cmx12cm【详解】解:(1)O的半径为5cm,点O到直线l的距离OP为7cm,将直线l向上平移7-5=2(cm)或7+5=12(cm),才能使l与O相切;(2)由(1)知,要使直线l与O相交,直线l向上平移的距离大于2cm且小于12cm,2cmx12cm,x的取值范围为:2cmx12cm7(2022春全国九年级专题练习)已知的半径为,点到直线的距离为,且直线与相切,若,分别是方程的两个根,求的值【答案】【详解】由题意可知方程的两根相等解得:题型4.直线和圆的位置关系与平面直角坐标
17、系的综合应用8(2023建邺区二模)如图,在平面直角坐标系中,点P的坐标是(4,5),P与x轴相切,点A,B在P上,它们的横坐标分别是0,9若P沿着x轴向右作无滑动的滚动,当点B第一次落在x轴上时,此时点A的坐标是()A(7+2,9)B(7+2.5,9)C(7+2,8)D(7+2.5,8)【解答】解:如图1,设P与x轴的切点为D,过点P作PCy轴于C,连接PD,PA,PDx轴,点P的坐标是(4,5),PC4,PD5,即P的半径为5,PAPD5,在RtPCA中,由勾股定理得:,延长CP与P相交,此时交点到点C的距离为9,而点B的横坐标为9,故交点为点B,DPB90,如图2,当点B第一次落在x轴上
18、时,P滚动了90,点B滚动的距离为:,点A的对应点为A,点C的对应点为C,点B的对应点为B,点P的对应点为P,此时ACAC3,PCPC4,点A的纵坐标为PC+54+59,点A的横坐标为PC+AC+2.54+3+2.57+2.5,点A的坐标为(7+2.5,9),即此时点A的坐标是(7+2.5,9),故选:B9(2023工业园区校级模拟)如图,半径为10的M经过x轴上一点C,与y轴交于A、B点,连接AM、AC,AC平分OAM,AO+CO12(1)判断M与x轴的位置关系,并说明理由;(2)求AB的长【解答】解:(1)猜测M与x轴相切,理由如下:如图,连接OM,AC平分OAM,OACCAM,又MCAM
19、,CAMACM,OACACM,OAMC,OAx轴,MCx轴,CM是半径,M与x轴相切(2)如图,过点M作MNy轴于点N,ANBNAB,MCOAOCMNA90,四边形MNOC是矩形,NMOC,MCON10,设AOm,则OC12m,AN10m,在RtANM中,由勾股定理可知,AM2AN2+MN2,102(10m)2+(12m)2,解得m4或m18(舍去),AN6,AB12题型5.切线的性质与判定的综合应用10(2023邗江区二模)如图,ABC中,ABAC,O过B、C两点,且AB是O的切线,连接AO交劣弧BC于点P(1)证明:AC是O的切线;(2)若AB8,AP4,求O的半径【解答】(1)证明:AB
20、是O的切线,OBAB,ABO90在ABO和ACO中,ABOACO(SSS),ABOACO90,OCAC,OC为O的半径,AC是O的切线;(2)解:设O的半径为r,则OBr,OA4+r在RtOAB中,OB2+AB2OA2,r2+82(r+4)2,解得:r6O的半径为611已知AB是O的直径,点C在AB的延长线上,AB4,BC2,P是O上半部分的一个动点,连接OP,CP(1)如图,OPC的最大面积是 ;(2)如图,延长PO交O于点D,连接DB,当CPDB时,求证:CP是O的切线【解答】(1)解:AB4,OB2,OCOB+BC4在OPC中,设OC边上的高为h,SOPC=12OCh2h,当h最大时,S
21、OPC取得最大值观察图形,当OPOC时,h最大,如答图1所示:此时h半径2,SOPC224OPC的最大面积为4,故答案为:4(2)证明:如答图,连接AP,BPADAPDABD,AD=PB,AP=BD,APBD,CPDB,APCP,AC,在APB与CPO中,AP=CPA=CAB=CO,APBCPO(SAS),APBOPC,AB是直径,APB90,OPC90,DPPC,DP经过圆心,PC是O的切线题型6.三角形内切圆的计算与证明12(2023靖江市模拟)等腰三角形的底边长为12,腰长为10,该等腰三角形内心和外心的距离为 【解答】解:由题意:ABC为等腰三角形,ABAC10,BC12,O为它的外接
22、圆,O与三边相切于点D,E,F,连接OA,OB,OC,OD,OE,OF,OB,如图,ABAC,AO所在的直线垂直平分BC,平分BAC,A,O,O,E在一条直线上,AEBC,BEEC6,AE8由题意:OAOBOC,ODOEOF,且ODAB,OEBC,OFAC,设OAOBOCR,ODOEOFr,则OE8R,SABCSOAB+SOBC+SOAC,BCAEABOD+BCOE+ACOF,12810r+12r+10r,r3OE3在RtOBE中,BE2+OE2OB2,62+(8R)2R2,解得:ROE8,OOOEOE该等腰三角形内心和外心的距离为故答案为:13(2023沭阳县一模)如图O是ABC的内切圆,切
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