专题24.16 圆章末十大题型总结(拔尖篇)(沪科版)(解析版).docx
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1、专题24.16 圆章末十大题型总结(拔尖篇)【沪科版】【题型1 切线的判定与性质进行计算与证明】1【题型2 圆周角定理有关的计算与证明】9【题型3 垂径定理的实际应用】17【题型4 由点与圆的位置关系求求最值】22【题型5 由圆的对称性求最短路线问题】27【题型6 三角形的内切圆与内心】33【题型7 正多边形与圆】39【题型8 圆锥侧面积的相关计算】44【题型9 动点的运动轨迹长度计算】50【题型10 动态图形的扫过的面积的计算】56【题型1 切线的判定与性质进行计算与证明】【方法点拨】切线的判定定理:经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线。切线的性质定理:圆的切线垂直于过切点的半径
2、。经过圆外一点的圆的切线上,这点和切点之间线段的长,叫做这点到圆的切线长。【例1】(2023秋辽宁抚顺九年级统考期末)如图,在ABC中,ACB=90,点D是AB边的中点,点O在AC边上,O经过点C且与AB边相切于点E,FAC=12BDC(1)求证:AF是O的切线;(2)若BC=6,AB=10,求O的半径长【答案】(1)见解析(2)3【分析】(1)作OHFA,垂足为点H,连接OE,证明AC是FAB的平分线,进而根据OH=OE,OEAB,可得AF是O的切线;(2)勾股定理得出AC,设O的半径为r,则OC=OE=r,进而根据切线的性质,在RtOEA中,勾股定理即可求解【详解】(1)证明:如图,作OH
3、FA,垂足为点H,连接OE, ACB=90,D是AB的中点, CD=AD=12AB, CAD=ACD, BDC=CAD+ACD=2CAD,又 FAC=12BDC, FAC=CAD,即AC是FAB的平分线,点O在AC上,O与AB相切于点E, OEAB,且OE是O的半径, OH=OE,OH是O的半径,AF是O的切线;(2)解:如图,在ABC中,ACB=90,BC=6,AB=10, AC=AB2-BC2=102-62=8,BE,BC是O的切线, BC=BE=6, AE=10-6=4设O的半径为r,则OC=OE=r,在RtOEA中,由勾股定理得:OE2+AE2=OA2, 16+r2=8-r2, r=3
4、 O的半径长为3【点睛】本题考查了切线的性质与判定,勾股定理,熟练掌握切线的性质与判定是解题的关键【变式1-1】(2023秋广东珠海九年级统考期末)如图,AB为圆O的直径,C为圆O上一点,D为弦BC的中点,过点C的切线与OD的延长线相交于点E,连接BE(1)求证:BE是圆O的切线;(2)当AB=10,AC=8时,求线段BE的长【答案】(1)见解析(2)154【分析】(1)根据D为弦BC的中点,可得OE垂直平分BC,进而可得EBC=ECB,再根据OB=OC可得OBC=OCB,根据CE是O的切线,可得OCE=90,通过等量代换可得OBE=90,即可证明BE是圆O的切线;(2)根据AB为O的直径,可
5、得ACB=90,利用勾股定理可得BC=6,进而可得BD=12BC=3,根据SOBE=12OEBD=12OBBE即可求解【详解】(1)证明:在O中,D为弦BC的中点,ODBC,OE垂直平分BC,CE=BE,EBC=ECB,又OB=OC,OBC=OCB,CE是O的切线,OCE=90,OBE=EBC+OBC=ECB+OCB=OCE=90,又AB为O的直径,BE是O的切线;(2)解:AB为O的直径,ACB=90,AB=10,AC=8,BC=AB2-AC2=6,BD=12BC=3,由(1)得OBE=90,在RtOBE中,设BE=x,OE=OB2+BE2=52+x2, SOBE=12OEBD=12OBBE
6、,12352+x2=125x,解得x=154,线段BE的长为154【点睛】本题考查切线的性质和判定,垂径定理,等腰三角形的性质,勾股定理,圆周角定理等,难度一般,解题的关键是能够综合运用上述知识,逐步进行推理论证【变式1-2】(2023秋湖北九年级期末)AB为O的直径,PA为O的切线,BCOP交O于C,PO交O于D,(1)求证:PC为O的切线;(2)过点D作DEAB于E,交AC于F,PO交AC于H,BD交AC于G,DFFG,DF5,CG6,求O的半径【答案】(1)见详解;(2)10【分析】(1)连OC,由BCOP,得到AOP=OBC,POC=OCB,则AOP=POC,可得POAPOC,得到PA
7、O=PC0,而PA为O的切线,得OAP=90,所以PC0=90,根据切线的判定即可得到PC为O的切线;(2)连AD,由AB为O的直径,得ADB=90,而DEAB,则ADE=ABD,所以ADE=ABD,从而易得到DAG=ADF,有AF=DF=FG=5,AC=5+5+6=16,得到AH=12AC=8易证RtAOHRtDOE,得DE=AH=8,则EF=DE-DF=8-5=3,在RtAEF中,利用勾股定理可求得AE=4,在RtDOE中,利用勾股定理即可得到O的半径【详解】证明:(1)连OC,如图,BCOP,AOP=OBC,POC=OCB,而OB=OC,即OCB=OBC,AOP=POC,又OA=OC,O
8、P公共,POAPOC,PAO=PCO,而PA为O的切线,OAP=90,PCO=90,PC为O的切线;(2)连AD,AB为O的直径,ADB=90,而DEAB,ADE=ABD,由(1)得AOP=COP,ABD=DAF,DAG=ADF,AF=DF=FG=5,AC=5+5+6=16AH=12AC=8,又OA=OD,RtAOHRtDOE,DE=AH=8EF=DE-DF=8-5=3,在RtAEF中,AE=AF2-EF2=52-32=4,设O半径为r,在RtDOE中,有r2=82+(r-4)2r=10所以O的半径为10【点睛】本题考查了切线的判定:经过半径的外端点与半径垂直的直线是圆的切线也考查了切线的性质
9、和三角形全等的判定与性质以及勾股定理【变式1-3】(2023秋浙江九年级期末)如图1,在O中,点H是直径AB上的一点,过H点作弦CDAB,点E是BAD的中点,过点E作BD的平行线交DC延长线于点F,连接BE,交CD于点G(1)求证:EF是O的切线;(2)求证:BD+EF=DF;(3)如图2,连接DE,若BDBG=k,则当k为何值时,线段DE=EF?【答案】(1)见解析(2)见解析(3)当k=1+52时,DE=EF【分析】(1)连接EO并延长交BD于点M,根据垂径定理得到EMBD,再结合EF/BD得到OEEF,故可求解;(2)连接ED,先根据角度关系得到BGD=BDE=GBD,从而得到BD=GD
10、,再根据EF/BD得到FEG=DBG=FGE,求得FE=FG,由线段间的关系即可证明;(3)先证明BGDBDE,得到BDBG=BEBD=k,可设BG=a,求出BD=ka,BE=k2a,再根据DE=EF证明得到EG=DG,再表示出BE=(k+1)a,得到k2a=(k+1)a,求出k的值即可【详解】(1)如图,连接EO并延长交BD于点M点E是BAD的中点,EM过圆心O,EMBD,又EF/BDOEEFEF是O的切线;(2)如图,连接EDCDABBC=BDBDC=BED,又GBD=DBEBGD=BDE=GBDBD=GDEF/BDFEG=DBG=FGEFE=FGBD+EF=DG+GF=DF;(3)BDC
11、=BED,GBD=DBE,BGDBDEBDBG=BEBD=k设BG=a,则BD=ka,BE=k2aDE=EFF=EDFEF/BDF=BDC又BED=BDCEDF=BEDEG=DG又DG=BD=kaEG=ka,BE=BG+EG=(k+1)ak2a=(k+1)a解得k=1+52(1-52舍去)当k=1+52时,DE=EF【点睛】此题主要考查圆的综合问题,解题的关键是熟知垂径定理、圆周角定理、切线的判定定理、相似三角形的判定与性质、一元二次方程的求法等知识【题型2 圆周角定理有关的计算与证明】【方法点拨】圆周角定理:一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半。推论1:同弧或等弧所对的圆周角相等。推论
12、2:半圆(或直径)所对的圆周角是直角,90的圆周角所对的弦是直径。【例2】(2023秋北京西城九年级北京八中校考期中)如图,已知:过O上一点A作两条弦AB、AC,且BAC=45,(AB,AC都不经过O)过A作AC的垂线AF交O于D,直线BD,AC交于点E,直线BC,DA交于点F(1)证明:BE=BF;(2)探索线段AB、AE、AF的数量关系,并证明你的结论【答案】(1)见解析(2)AE=AF+2AB,见解析【分析】(1)连接CD,证明BCD为等腰直角三角形,再证明EBCFBD,即可得出结论;(2)过点B作BHAB交AE于H,先证明BCD为等腰直角三角形,得出AH=2AB,再证明EBHFBA得出
13、EH=AF,由AE=EH+HA,等量代换即可证明AE=AF+2AB【详解】(1)证明:如图1,连接CD,AFAE,CAD=90,CD为O的直径,CBD=90,EBC=FBD=90,BAC=45,BDC=BAC=45,BCD=45,BC=BD,四边形ACBD内接于O,ECB=FDB,在EBC与FBD中,EBC=FBDBC=BDECB=FDB,EBCFBDASA,BE=BF;(2)解:AE=AF+2AB,证明:如图2,过点B作BHAB交AE于H,BAH=45,ABH为等腰直角三角形,AH=2AB,EBCFBDE=F,BE=BF,EBF=HBA=90,EBH+HBF=HBF+FBA,EBH=FBA,
14、在EBH和FBA中,E=FBE=BFEBH=FBA,EBHFBAASA,EH=AF,AE=EH+HA=AF+2AB【点睛】本题考查了圆周角定理及全等三角形的判定与性质,证明三角形的全等是解题的关键【变式2-1】(2023秋湖北九年级期末)已知ABC内接于O,BAC的平分线交O于点D,连接DB,DC(1)如图,当BAC=120时,请直接写出线段AB,AC,AD之间满足的等量关系式: ;(2)如图,当BAC=90时,试探究线段AB,AC,AD之间满足的等量关系,并证明你的结论【答案】(1)AB+AC=AD(2)AB+AC=2AD,证明见解析【分析】(1)在线段AD上截取AE=AB,连接BE,根据圆
15、周角定理的推论证明ABE和BCD是等边三角形,再利用SAS证明BEDBAC,得出DE=AC,即可推导得出AB+AC=AD;(2)延长AB到点M,使BM=AC,连接DM,利用圆内接四边形的性质得出MBD=ACD,再利用SAS证明MBDACD,推出MD=AD,M=BAD=45,进而证明MDAD,根据勾股定理可得AM=2AD,即AB+AC=2AD【详解】(1)解:如图在线段AD上截取AE=AB,连接BE, BAC=120,AD平分BAC, BAD=CAD=60, CD=CD, DBC=DAC=60,同理:DCB=DAB=60, BC=CD=DB, AE=AB,BAE=60, AB=BE=AE, AB
16、E=DBC=60, DBE=CBA,在BED和BAC中,BE=ABDBE=CBADB=CB, BEDBACSAS, DE=AC, AD=AE+DE=AB+AC故答案为:AB+AC=AD;(2)解:AB+AC=2AD,理由如下:如图,延长AB到点M,使BM=AC,连接DM,四边形ABCD内接于O, MBD=ACD, BAD=CAD=12BAC=45, BD=CD,在MBD和ACD中,MB=ACMBD=ACDBD=CD, MBDACDSAS, MD=AD, M=BAD=45, MDA=90, MDAD, AM=2AD,即AB+BM=2AD, AB+AC=2AD【点睛】本题考查圆周角定理,等边三角形
17、的判定与性质,全等三角形的判定与性质,圆内接四边形的性质,勾股定理等知识点,解题关键是熟练运用转化思想,通过添加辅助线,构造全等三角形【变式2-2】(2023秋山西朔州九年级校考期中)如图,BD是O的直径,弦BC与OA相交于点E,AF与O相切于点A,交DB的延长线于点F,F=30,BAC=120,BC=8(1)求ADB的度数;(2)求AC的长度;(3)判定四边形AFBC的形状,并证明你的结论【答案】(1)833(2)30(3)四边形AFBC是平行四边形,证明见解析【分析】(1)由切线的性质得出AFOA,求出F=30,得出AOF=60,由圆周角定理可得ADB=12AOF=30(2)证出OABC,
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