专题14 圆中的重要几何模型-隐圆模型(解析版).docx
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- 专题14 圆中的重要几何模型-隐圆模型解析版 专题 14 中的 重要 几何 模型 解析
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1、专题14 圆中的重要几何模型-隐圆模型隐圆是各地中考选择题和填空题、甚至解答题中常考题,题目常以动态问题出现,有点、线的运动,或者图形的折叠、旋转等,大部分学生拿到题基本没有思路,更谈不上如何解答。隐圆常见的有以下四种形式,动点定长、定弦对直角、定弦对定角、四点共圆(对角互补或等弦对等角),上述四种动态问题的轨迹是圆。题目具体表现为折叠问题、旋转问题、角度不变问题等,此类问题综合性强,隐蔽性强,很容易造成同学们的丢分。本专题就隐圆模型的相关问题进行梳理及对应试题分析,方便掌握。模型1、动点定长模型(圆的定义)若P为动点,但AB=AC=AP,则B、C、P三点共圆,A圆心,AB半径 圆的定义:平面
2、内到定点的距离等于定值的所有点构成的集合寻找隐圆技巧:若动点到平面内某定点的距离始终为定值,则其轨迹是圆或圆弧例1(2020四川中考真题)已知:等腰直角三角形ABC的腰长为4,点M在斜边AB上,点P为该平面内一动点,且满足PC2,则PM的最小值为()A2B22C2+2D2【答案】B【分析】根据等腰直角三角形的性质得到斜边AB4,由已知条件得到点P在以C为圆心,PC为半径的圆上,当点P在斜边AB的中线上时,PM的值最小,于是得到结论【详解】解:等腰直角三角形ABC的腰长为4,斜边AB4,点P为该平面内一动点,且满足PC2,点P在以C为圆心,PC为半径的圆上,当点P在斜边AB的中线上时,PM的值最
3、小,ABC是等腰直角三角形,CMAB2,PC2,PMCMCP22,故选:B【点睛】本题考查线段最小值问题,涉及等腰三角形的性质和点到圆的距离,解题的关键是能够画出图形找到取最小值的状态然后求解例2(2020江苏连云港市中考真题)如图,在平面直角坐标系中,半径为2的与轴的正半轴交于点,点是上一动点,点为弦的中点,直线与轴、轴分别交于点、,则面积的最小值为_【答案】2【分析】如图,连接OB,取OA的中点M,连接CM,过点M作MNDE于N先证明点C的运动轨迹是以M为圆心,1为半径的M,设M交MN于C求出MN,当点C与C重合时,CDE的面积最小【详解】解:如图,连接OB,取OA的中点M,连接CM,过点
4、M作MNDE于NAC=CB,AM=OM,MC=OB=1,点C的运动轨迹是以M为圆心,1为半径的M,设M交MN于C直线y=x-3与x轴、y轴分别交于点D、E,D(4,0),E(0,-3),OD=4,OE=3,MDN=ODE,MND=DOE,DNMDOE,当点C与C重合时,CDE的面积最小,CDE的面积最小值,故答案为2【点睛】本题考查三角形的中位线定理,三角形的面积,一次函数的性质等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造三角形的中位线解决问题,属于中考常考题型例3(2022北京市九年级专题练习)如图,四边形中,、分别是,的中垂线,则_,_【答案】 ; 【分析】连接,根据线段垂直平分线的性质可
5、得,从而得到、在以为圆心,为半径的圆上,根据圆周角定理可得,再由等腰三角形的性质可得,即可求解【详解】解:连接,、分别是、的中垂线,、在以为圆心,为半径的圆上,又,故答案为:,【点睛】本题主要考查了圆周角定理,线段垂直平分线的性质,等腰三角形的性质,根据题意得到、在以为圆心,为半径的圆上是解题的关键例4(2022广东汕头市一模)如图,在ABC中,C90,AC8,AB10,D是AC上一点,且CD3,E是BC边上一点,将DCE沿DE折叠,使点C落在点F处,连接BF,则BF的最小值为_【答案】#【分析】先由折叠判断出F的运动轨迹是为以D为圆心,CD的长度为半径的圆,当B、D、F共线且F在B、D之间时
6、BF最小,根据勾股定理及圆的性质求出此时BD、BF的长度即可【详解】解:由折叠知,F点的运动轨迹为:以D为圆心,CD的长度为半径的圆,如图所示,可知,当点B、D、F共线,且F在B、D之间时,BF取最小值,C90,AC8,AB10,BC=6,在RtBCD中,由勾股定理得:BD=,BF=BDDF=,故答案为:【点睛】本题考查了折叠的性质、圆的性质、勾股定理解直角三角形的知识,该题涉及的最值问题属于中考常考题型,根据折叠确定出F点运动轨迹是解题关键模型2、定边对直角模型(直角对直径)固定线段AB所对动角C恒为90,则A、B、C三点共圆,AB为直径 寻找隐圆技巧:一条定边所对的角始终为直角,则直角顶点
7、轨迹是以定边为直径的圆或圆弧例1(2022湖北武汉九年级阶段练习)如图,是的直径,C为的三等分点(更靠近A点),点P是上一个动点,取弦的中点D,则线段的最大值为_【答案】+1【分析】如图,连接OD,OC,首先证明点D的运动轨迹为以AO为直径的K,连接CK,当点D在CK的延长线上时,CD的值最大,利用勾股定理求出CK即可解决问题【详解】解:如图,连接OD,OC,ADDP,ODPA,ADO90,点D的运动轨迹为以AO为直径的K,连接CK,AC,当点D在CK的延长线上时,CD的值最大,C为的三等分点,AOC60,AOC是等边三角形,CKOA,在RtOCK中,COA60,OC2,OK1,CK=,DKO
8、A1,CD+1,CD的最大值为+1,故答案为:+1【点睛】本题考查圆周角定理、轨迹、勾股定理、点与圆的位置关系等知识,解题的关键是正确寻找点D的运动轨迹,学会构造辅助圆解决问题例2(2022山东泰安中考真题)如图,四边形为矩形,点P是线段上一动点,点M为线段上一点,则的最小值为()ABCD【答案】D【分析】证明,得出点M在O点为圆心,以AO为半径的园上,从而计算出答案【详解】设AD的中点为O,以O点为圆心,AO为半径画圆四边形为矩形 点M在O点为圆心,以AO为半径的园上 连接OB交圆O与点N点B为圆O外一点当直线BM过圆心O时,BM最短, 故选:D【点睛】本题考查直角三角形、圆的性质,解题的关
9、键是熟练掌握直角三角形和圆的相关知识例3(2022内蒙古中考真题)如图,是的外接圆,为直径,若,点从点出发,在内运动且始终保持,当,两点距离最小时,动点的运动路径长为_ 【答案】【分析】根据题中的条件可先确定点P的运动轨迹,然后根据三角形三边关系确定CP的长最小时点P的位置,进而求出点P的运动路径长【详解】解:为的直径,点P在以AB为直径的圆上运动,且在ABC的内部,如图,记以AB为直径的圆的圆心为,连接交于点,连接当点三点共线时,即点P在点处时,CP有最小值, 在中,两点距离最小时,点P的运动路径长为【点睛】本题主要考查了直径所对圆周角是直角,弧长公式,由锐角正切值求角度,确定点P的路径是解
10、答本题的关键模型3、定边对定角模型(定弦定角模型)固定线段AB所对同侧动角P=C,则A、B、C、P四点共圆 根据圆周角定理:同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角都相寻找隐圆技巧:AB为定值,P为定角,则P点轨迹是一个圆例1(2021广东中考真题)在中,点D为平面上一个动点,则线段长度的最小值为_【答案】【分析】由已知,根据定角定弦,可作出辅助圆,由同弧所对的圆周角等于圆心角的一半可知,点在以为圆心为半径的圆上,线段长度的最小值为【详解】如图: 以为半径作圆,过圆心作,以为圆心为半径作圆,则点在圆上, , 线段长度的最小值为: 故答案为:【点睛】本题考查了圆周角与圆心角的关系,圆外一点到圆上的线
11、段最短距离,勾股定理,正确的作出图形是解题的关键例2(2022浙江湖州中考真题)在每个小正方形的边长为1的网格图形中,每个小正方形的顶点称为格点如图,在66的正方形网格图形ABCD中,M,N分别是AB,BC上的格点,BM4,BN2若点P是这个网格图形中的格点,连接PM,PN,则所有满足MPN45的PMN中,边PM的长的最大值是()AB6CD【答案】C【分析】根据同弧所对的圆周角等于所对圆心角的一半,过点M、N作以点O为圆心,MON=90的圆,则点P在所作的圆上,观察圆O所经过的格点,找出到点M距离最大的点即可求出【详解】作线段MN中点Q,作MN的垂直平分线OQ,并使OQ=MN,以O为圆心,OM
12、为半径作圆,如图,因为OQ为MN垂直平分线且OQ=MN,所以OQ=MQ=NQ,OMQ=ONQ=45,MON=90,所以弦MN所对的圆O的圆周角为45,所以点P在圆O上,PM为圆O的弦,通过图像可知,当点P在位置时,恰好过格点且经过圆心O,所以此时最大,等于圆O的直径,BM4,BN2,MQ=OQ=,OM=,故选 C【点睛】此题考查了圆的相关知识,熟练掌握同弧所对的圆周角相等、直径是圆上最大的弦,会灵活用已知圆心角和弦作圆是解题的关键例3(2022广西贵港中考真题)如图,在边长为1的菱形中,动点E在边上(与点A、B均不重合),点F在对角线上,与相交于点G,连接,若,则下列结论错误的是()ABCD的
13、最小值为【答案】D【分析】先证明BAFDAFCBE,ABC是等边三角形,得DF=CE,判断A项答案正确,由GCB+GBC=60,得BGC=120,判断B项答案正确,证BEGCEB得 ,即可判断C项答案正确,由,BC=1,得点G在以线段BC为弦的弧BC上,易得当点G在等边ABC的内心处时,AG取最小值,由勾股定理求得AG=,即可判断D项错误【详解】解:四边形ABCD是菱形,AB=AD=BC=CD,BAC=DAC=BAD=,BAFDAFCBE,ABC是等边三角形,DF=CE,故A项答案正确,ABF=BCE,ABC=ABF+CBF=60,GCB+GBC=60,BGC=180-60=180-(GCB+
14、GBC)=120,故B项答案正确,ABF=BCE,BEG=CEB,BEGCEB, ,故C项答案正确,BC=1,点G在以线段BC为弦的弧BC上,当点G在等边ABC的内心处时,AG取最小值,如下图,ABC是等边三角形,BC=1,AF=AC=,GAF=30,AG=2GF,AG2=GF2+AF2, 解得AG=,故D项错误,故应选:D【点睛】本题主要考查了菱形的基本性质、等边三角形的判定及性质、圆周角定理,熟练掌握菱形的性质是解题的关键模型4、四点共圆模型(对角互补模型与等弦对等角)1)若平面上A、B、C、D四个点满足,则A、B、C、D四点共圆条件:1)四边形对角互补;2)四边形外角等于内对角 2)若平
15、面上A、B、C、D四个点满足,则A、B、C、D四点共圆条件:线段同侧张角相等 例1(2022广东九年级专题练习)如图,在四边形ABCD中,BADBCD90,ACD30,AD2,E是AC的中点,连接DE,则线段DE长度的最小值为_【答案】【分析】先判断出四边形ABCD是圆内接四边形,得到ACD=ABD=30,根据题意知点E在以FG为直径的P上,连接PD交P于点E,此时DE长度取得最小值,证明APD=90,利用含30度角的直角三角形的性质求解即可【详解】解:BAD=BCD=90,四边形ABCD是圆内接四边形,ACD=ABD=30,ADB=60,AD=2,BD=2AD=4,分别取AB、AD的中点F、
16、G,并连接FG,EF,EG, E是AC的中点,EFBC,EGCD,AEF=ACB,AEG=ACD,AEF+AEG =ACB+ACD=90,即FEG =90,点E在以FG为直径的P上,如图:当点E恰好在线段PD上,此时DE的长度取得最小值,连接PA,F、G分别是AB、AD的中点FGBD,FG=BD=2,ADB=AGF=60,PA=PG,APG是等边三角形,APG=60,PG=GD=GA,且AGF=60,GPD=GDP=30,APD=90,PD=,DE长度的最小值为() 故答案为:()【点睛】本题考查了圆周角定理,圆内接四边形的性质,等边三角形的判定和性质,含30度角的直角三角形的性质,得到点E在
17、以FG为直径的P上是解题的关键例2(2022陕西中考模拟)如图,在等边中,点P为AB上一动点,于点D,于点E,则DE的最小值为_【答案】【详解】如解图,故四边形PDCE对角互补,故P、D、C、E四点共圆,故,要使得DE最小,则要使圆的半径R最小,故直径PC最小,当时,PC最短为,故,故例3(2022江苏九年级期末)如图,在中,点P为平面内一点,且,过C作交PB的延长线于点Q,则CQ的最大值为()ABCD【答案】B【分析】根据题意可得A、B、C、P四点共圆,由AA定理判定三角形相似,由此得到CQ的值与PC有关,当PC最大时CQ即取最大值【详解】解:在中,A、B、C、P四点共圆,AB为圆的直径,A
18、B=ABCPQC, ,即当PC取得最大值时,CQ即为最大值当PC=AB=5时,CQ取得最大值为故选:B【点睛】本题考查相似三角形的判定和性质以及四点共圆,掌握同圆或等圆中,同弧所对的圆周角相等确定四点共圆,利用相似三角形性质得到线段间等量关系是解题关键课后专项训练1(2022江苏无锡中考真题)ABC是边长为5的等边三角形,DCE是边长为3的等边三角形,直线BD与直线AE交于点F如图,若点D在ABC内,DBC=20,则BAF_;现将DCE绕点C旋转1周,在这个旋转过程中,线段AF长度的最小值是_【答案】 80 #【分析】利用SAS证明BDCAEC,得到DBC=EAC=20,据此可求得BAF的度数
19、;利用全等三角形的性质可求得AFB=60,推出A、B、C、F四个点在同一个圆上,当BF是圆C的切线时,即当CDBF时,FBC最大,则FBA最小,此时线段AF长度有最小值,据此求解即可【详解】解:ABC和DCE都是等边三角形,AC=BC,DC=EC,BAC=ACB=DCE=60,DCB+ACD=ECA+ACD=60,即DCB =ECA,在BCD和ACE中,ACEBCD( SAS),EAC=DBC,DBC=20,EAC=20,BAF=BAC+EAC=80;设BF与AC相交于点H,如图:ACEBCDAE=BD,EAC=DBC,且AHF=BHC,AFB=ACB=60,A、B、C、F四个点在同一个圆上,
20、点D在以C为圆心,3为半径的圆上,当BF是圆C的切线时,即当CDBF时,FBC最大,则FBA最小,此时线段AF长度有最小值,在RtBCD中,BC=5,CD=3,BD=4,即AE=4,FDE=180-90-60=30,AFB=60,FDE=FED=30,FD=FE,过点F作FGDE于点G,DG=GE=,FE=DF=,AF=AE-FE=4-,故答案为:80;4-【点睛】本题考查了旋转的性质,等边三角形的性质,圆周角定理,切线的性质,解直角三角形,解答本题的关键是明确题意,找出所求问题需要的条件2(2021湖北鄂州中考真题)如图,中,点为内一点,且满足当的长度最小时,的面积是()A3BCD【答案】D
21、【分析】由题意知,又长度一定,则点P的运动轨迹是以中点O为圆心,长为半径的圆弧,所以当B、P、O三点共线时,BP最短;在中,利用勾股定理可求BO的长,并得到点P是BO的中点,由线段长度即可得到是等边三角形,利用特殊三边关系即可求解【详解】解: 取中点O,=点P的轨迹为以O为圆心,长为半径的圆弧上由题意知:当B、P、O三点共线时,BP最短点P是BO的中点在中,是等边三角形在中,【点睛】本题主要考察动点的线段最值问题、点与圆的位置关系和隐形圆问题,属于动态几何综合题型,中档难度解题的关键是找到动点P的运动轨迹,即隐形圆3(2020西藏中考真题)如图,在矩形ABCD中,E为AB的中点,P为BC边上的
22、任意一点,把沿PE折叠,得到,连接CF若AB10,BC12,则CF的最小值为_【答案】8【分析】点F在以E为圆心、EA为半径的圆上运动,当E、F、C共线时时,此时FC的值最小,根据勾股定理求出CE,再根据折叠的性质得到BEEF5即可【详解】如图所示,点F在以E为圆心EA为半径的圆上运动,当E、F、C共线时时,此时CF的值最小,根据折叠的性质,EBPEFP,EFPF,EBEF,E是AB边的中点,AB10,AEEF5,ADBC12,CE13,CFCEEF1358故答案为8【点睛】本题考查了折叠的性质、全等三角形的判定与性质、两点之间线段最短的综合运用,灵活应用相关知识是解答本题的关键4(2022北
23、京清华附中九年级阶段练习)如图,四边形中,则的度数为_【答案】36#36度【分析】根据题意可得三点在以为圆心为半径的圆上,根据圆周角定理即可求解【详解】解:如图,三点在以为圆心为半径的圆上,故答案为:【点睛】本题考查了圆周角定理,掌握圆周角定理是解题的关键5(2022河北唐山九年级阶段练习)如图所示,在四边形ABCD中,AB=AC=AD,BAC=26,CAD=74,则BCD=_,DBC_【答案】 130 37【分析】根据题意可得点B,C,D在以A为圆心的圆上,根据圆周角定理求得BDC,DBC,根据三角形内角和定理求得BCD【详解】AB=AC=AD,点B,C,D在以A为圆心的圆上,BAC=26B
24、DC=BAC=13, CAD=74,DBC=CAD=37BCD=180DBCBDC=1801337=130 故答案为:130,37【点睛】此题考查了圆周角定理,三角形内角和定理,综合运用以上知识是解题的关键6(2022安徽蚌埠一模)如图,中,P是内部的一个动点,满足,则线段CP长的最小值为()AB2CD【答案】D【分析】结合题意推导得,取AB的中点O,以点O为圆心,为直径作圆,连接OP;根据直角三角形斜边中线的性质,得;根据圆的对称性,得点P在以AB为直径的上,根据两点之间直线段最短的性质,得当点O、点P、点C三点共线时,PC最小;根据勾股定理的性质计算得,通过线段和差计算即可得到答案【详解】
25、,取AB的中点O,以点O为圆心,为直径作圆,连接OP, 点P在以AB为直径的上,连接OC交于点P,当点O、点P、点C三点共线时,PC最小在中,最小值为故选:D【点睛】本题考查了两点之间直线段最短、圆、勾股定理、直角三角形斜边中线的知识;解题的关键是熟练掌握圆的对称性、两点之间直线段最短、直角三角形斜边中线的性质,从而完成求解7(2022成都市九年级专题练习)如图,在中,cm,cm是边上的一个动点,连接,过点作于,连接,在点变化的过程中,线段的最小值是()A1BC2D【答案】A【分析】由AEC90知,点E在以AC为直径的M的上(不含点C、可含点N),从而得BE最短时,即为连接BM与M的交点(图中
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