专题33 圆中的重要模型之圆幂定理模型(解析版).docx
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- 专题33 圆中的重要模型之圆幂定理模型解析版 专题 33 中的 重要 模型 定理 解析
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1、专题33 圆中的重要模型之圆幂定理模型圆幂定理是一个总结性的定理,是对相交弦定理、切割线定理、割线定理、弦切角定理、托勒密定理以及它们推论的统一与归纳。可能是在19世纪由德国数学家施泰纳(Steiner)或者法国数学家普朗克雷(Poncelet)提出的。圆幂定理的用法:可以利用圆幂定理求解与圆有关的线段比例、角度、面积等问题。模型1.相交弦模型条件:在圆O中,弦AB与弦CD交于点E,点E在圆O内。结论:。例1(2023江苏无锡校联考三模)如图,点,在上,若,则的长是 【答案】【分析】如图,连接,设交于点,根据题意可得是的直径,设,证明,根据相似三角形的性质以及正切的定义,分别表示出,根据,勾股
2、定理求得,根据即可求解【详解】解:如图,连接,设交于点,是的直径, ,在中, ,设则, , 中, 又,解得,故答案为:【点睛】本题考查了圆周角所对的弦是直径,同弧所对的圆周角相等,正切的定义,相似三角形的性质与判定,勾股定理,掌握以上知识是解题的关键例2(2023山东济宁一模)如图,边长为6的等边三角形ABC内接于O,点D为AC上的动点(点A、C除外),BD的延长线交O于点E,连接CE(1)求证;(2)当时,求CE的长【答案】(1)见解析(2)【分析】(1)根据同弧所对圆周角相等可得,再由对顶角相等得,故可证明绪论;(2)根据可得由可得出连接AE,可证明,得出 代入相关数据可求出,从而可求出绪
3、论【详解】(1)所对的圆周角是,又,;(2)是等边三角形,连接如图, 又,(负值舍去) ,解得,【点睛】本题主要考查了圆周角定理,相似三角形和判定与性质,正确作出辅助线是解答本题的关键例3(2023江西宜春统考模拟预测)阅读与思考:九年级学生小刚喜欢看书,他在学习了圆后,在家里突然看到某本数学书上居然还有一个相交弦定理(圆内的两条相交弦,被交点分成的两条线段长的积相等),下面是书上的证明过程,请仔细阅读,并完成相应的任务圆的两条弦相交,这两条弦被交点分成的两条线段的积相等已知:如图1,的两弦相交于点P求证:证明:如图1,连接,(根据),两条弦相交,被交点分成的两条线段的积相等任务:(1)请将上
4、述证明过程补充完整根据:_;:_(2)小刚又看到一道课后习题,如图2,AB是的弦,P是上一点,求的半径【答案】(1)有两个角对应相等的两个三角形相似;(2)【分析】(1)根据相似三角形的判定和性质求解即可;(2)延长交圆O于点D,延长交圆O于点F,设圆O的半径为rcm,则,根据(1)中结论代入求解即可【详解】(1)连接,(有两个角对应相等的两个三角形相似),两条弦相交,被交点分成的两条线段的积相等故答案为:有两个角对应相等的两个三角形相似;(2)延长交圆O于点D,延长交圆O于点F,设圆O的半径为rcm,则,根据(1)中结论得,即为,解得:或(不符合题意,舍去),的半径为【点睛】题目主要考查相似
5、三角形的判定和性质,圆的相交弦定理等,理解题意,熟练掌握运用圆的相交弦定理是解题关键模型2.双割线模型条件:如图,割线CH与弦CF交圆O于点E和点G。结论:例1(2023辽宁葫芦岛一模)已知:如图,、是的割线,.则= .例2(2023四川成都九年级校考阶段练习)如图,为的割线,且,交于点C,若,则的半径的长为 【答案】【分析】延长交圆于点D,连接、,由圆内接四边形内对角互补性质可得,结合邻补角互补可得,继而证明,由相似三角形对应边成比例解得,由此计算,最后根据线段的和差解题即可【详解】如图,延长交圆于点D,连接、,四边形为圆内接四边形,半径为,故答案为:【点睛】本题考查圆的内接四边形、相似三角
6、形的判定与性质等知识,是重要考点,难度较易,掌握相关知识是解题关键例3(2022河南洛阳统考一模)我们知道,直线与圆有三种位置关系:相交、相切、相离当直线与圆有两个公共点(即直线与圆相交)时,这条直线就叫做圆的割线割线也有一些相关的定理比如,割线定理:从圆外一点引圆的两条割线,这一点到每条割线与圆交点的距离的积相等下面给出了不完整的定理“证明一”,请补充完整已知:如图,过外一点作的两条割线,一条交于、点,另一条交于、点求证:证明一:连接、,和为所对的圆周角,_又,_,_即研究后发现,如图,如果连接、,即可得到学习过的圆内接四边形那么或许割线定理也可以用圆内接四边形的性质来证明请根据提示,独立完
7、成证明二证明二:连接、,【答案】证明一:,;证明二见解析【分析】(1)证明即可得到结论;(2)根据圆内接四边形的性质可得,进一步证明【详解】解:证明一:连接、,和为所对的圆周角,又,即故答案为:,证明二:连接、,四边形为圆内接四边形,又,又,即【点睛】本题考查相似三角形的判定和性质,熟练掌握相似三角形的判定方法是解题关键模型3.切割线模型条件:如图,CB是圆O的切线,CA是圆O的割线。结论:例1(2023江苏南通中考模拟)如图,已知是的切线,为切点,与相交于两点,则的长等于()AB16cmCD【答案】D【分析】根据已知得到的长,再根据切割线定理即可求得的长【详解】解:,故选D【点睛】本题是对圆
8、知识的综合考查,熟练掌握圆及相似三角形的性质是解决本题的关键.例2(2023河南郑州一模)复习巩固,切线:直线和圆只有一个公共点,这时这条直线和圆相切,我们把这条直线叫做圆的切线,这个点叫做切点割线:直线和圆有两个公共点,这时这条直线和圆相交,我们把这条直线叫做圆的割线切线长:过圆外一点作圆的切线,这点和切点之间线段的长,叫做这点到圆的切线长阅读材料:几何原本是古希腊数学家欧几里得所著的一部数学著作它是欧洲数学的基础,总结了平面几何五大公设,被广泛地认为是历史上学习数学几何部分最成功的教科书其中第三卷命题362圆幂定理(切割线定理)内容如下:切割线定理:从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是这点
9、到割线与圆交点的两条线段长的比例中项为了说明材料中定理的正确性,需要对其进行证明,下面已经写了不完整的“已知”和“求证”,请补充完整,并写出证明过程已知:如图,A是O外一点, 求证: 【答案】AB是O的切线,直线ACD为O的割线,AB2ACAD,见解析【分析】按照题设要求,写出“已知”和“求证”,然后证明ABCADB,即可求解【详解】解:(已知:如图,A是O外一点,)AB是O的切线,直线ACD为O的割线求证:AB2ACAD故答案为:AB是O的切线,直线ACD为O的割线,AB2ACAD,证明:连接BD,连接BO并延长交O于点E,连接CE,AB是O的切线,ABC+CBE90,BE是圆的直径,BCE
10、90E+CBE,ABCE,而ECDB,ABCBDC,BACDAB,ABCADB,AB2ACAD【点睛】本题考查了切线的性质,圆周角定理,相似三角形的判定及性质,作出辅助线是解决本题的关键例3(2022河南驻马店校考二模)在数学课上,当老师讲到直线与圆的位置关系时,张明同学突发奇想,特殊线与圆在不同的位置情况下会有怎样的数量关系呢?于是在课下他查阅了老师推荐他的几何原本,这本书是古希腊数学家欧几里得所著的一部数学著作它是欧洲数学的基础,总结了平面几何五大公设,被广泛地认为是历史上学习数学几何部分最成功的教科书其中第三卷命题36-2圆幂定理(切割线定理)内容如下:切割线定理:从圆外一点引圆的切线和
11、割线,切线长是这点到割线与圆交点的两条线段长比例中项(比例中项的定义:如果、三个量成连比例即,则叫做和的比例中项)(1)为了说明材料中定理的正确性,需要对其进行证明,下面已经写了不完整的“已知”和“求证”,请补充完整,并写出证明过程已知:如图,是圆外一点,是圆的切线,直线为圆的割线求证: 证明: (2)已知,则的长度是 【答案】(1),证明见解析(2)【分析】(1)根据比例中项的定义写出“求证”, 连接并延长交于点,连接,先根据圆的切线的性质可得,再根据圆周角定理可得,从而可得,然后根据相似三角形的判定证出,根据相似三角形的性质即可得证;(2)先根据线段和差求出,再根据(1)的结论即可得【详解
12、】(1)求证:证明:如图,连接并延长交于点,连接,是的切线,由圆周角定理得:,在和中,(2)解:,由(1)已证:,解得或(不符题意,舍去),故答案为:【点睛】本题考查了圆的切线的性质、圆周角定理、相似三角形的判定与性质,熟练掌握圆的切线的性质和圆周角定理是解题关键模型4.弦切角模型条件:如图,CB是圆O的切线,AB是圆O的直径。结论:1);2);3)。例1(2023河南三门峡统考二模)小锐同学是一个数学学习爱好者,他在一本数学课外读物上看到一个课本上没有的与圆相关的角-弦切角(弦切角的定义:把顶点在圆上,一边与圆相切,另一边和圆相交的角叫做弦切角),并尝试用所学的知识研究弦切角的有关性质(1)
13、如图,直线与O相切于点,为O上不同于的两点,连接,请你写出图中的两个弦切角_;(不添加新的字母和线段)(2)小锐目测和可能相等,并通过测量的方法验证了他的结论,你能帮小锐用几何推理的方法证明结论的正确性吗?已知:如图,直线与O相切于点,为圆上不同于的两点,连接,求证:(3)如果我们把上述结论称为弦切角定理,请你用一句话概括弦切角定理_【答案】(1),(任意写出两个即可);(2)见解析;(3)弦切角等于它所夹的弧所对的圆周角【分析】(1)根据弦切角的定义加以识别即可;(2)过点C作直径CF,连接DF,借助于同弧所对的圆周角相等,将DEC转化为F,所以只需证DCB=F即可(3)由题意可归纳:弦切角
14、等于它所夹的弧所对的圆周角【详解】解:(1)弦CD、CE分别与切线CB构成的弦切角为:DCB,ECB;弦CD、CE分别与切线CA构成的弦切角为:DCA,ECA故答案为:,(任意写2个即可)(2)证明:过作直径,连接是直径,又与相切于点,(3)弦切角等于它所夹的弧所对的圆周角【点睛】本题考查了圆的切线的性质、圆周角定理及推论、直角三角形的两锐角互余等知识点,熟知上述图形的相关性质是解题的基础,对新定义的理解及问题的概括能力是关键.例2(2023河南洛阳统考三模)人类会作圆并且真正了解圆的性质是在2000多年前,由我国的墨子给出圆的概念:“圆,一中同长也”意思是说,圆有一个圆心,圆心到圆周的长都相
15、等,这个定义比古希腊数学家欧几里得给圆下的定义要早100多年与圆有关的定理有很多,弦切角定理就是其中之一我们把顶点在圆上,一边和圆相交,另一边和圆相切的角叫做弦切角弦切角定理:弦切角的度数等于它所夹弧所对的圆周角度数(1)如图1,是的切线点C,D在上求证:;(2)如图2,是的切线连接交于点D,为的直径若,的半径为5,求的长【答案】(1)详见解析 (2)【分析】(1)连接,并延长交于点M,连接,先证明,再根据同弧或等弧所对的圆周角相等得出,即可证明;(2)连接,证明,得出,证明,得出,即,求出结果即可【详解】(1)证明:如图,连接,并延长交于点M,连接,如图所示: 是的直径,是的切线,(2)解:
16、连接,如图所示:是的直径,是的切线,与(1)同理可得,【点睛】本题主要考查了圆周角定理,三角形相似的判定和性质,切线的性质定理,直径所对的圆周角为直角,解题的关键是作出辅助线,熟练掌握相关的性质定理例3(2023四川绵阳九年级统考期中)定义:顶点在圆上,一边和圆相交,另一边和圆相切的角叫做弦切角如图1,为的切线,点为切点,为内一条弦,即为弦切角(1)古希腊数学家欧几里得的几何原本是一部不朽的数学巨著,全书共13卷,以第1卷的23个定义、5个公设和5个公理作为基本出发点,给出了119个定义和465个命题及证明第三卷中命题32一弦切角定理的内容是:“弦切角的度数等于它所夹的弧所对的圆心角度数的一半
17、,等于它所夹的弧所对的圆周角度数”如下给出了弦切角定理不完整的“已知”和“求证”,请补充完整,并写出“证明”过程已知:如图2,为的切线,点为切点,为内一条弦,点在上,连接,求证:证明:(2)如图3,为的切线,为切点,点是上一动点,过点作于点,交于,连接,若,求弦的长【答案】(1)见解析(2)21【分析】(1)如图2,延长交于,连接,根据圆周角定理得到,求得,根据切线的性质得到,求得,于是得到结论;(2)如图3,连接,根据勾股定理得到,据切线的性质得到,根据相似三角形的性质即可得到结论【详解】(1)解:求证:,证明:如图2,延长交于,连接, 是的直径,为的切线,;即;(2)如图3,连接,为的切线
18、,【点睛】本题考查了切线的性质,相似三角形的判定和性质,勾股定理,圆周角定理,正确地作出辅助线是解题的关键模型5.托勒密定理模型条件:如图,AB、CD是圆O的两条弦; 结论:例1(2023山西晋中九年级统考期末)阅读以下材料,并完成相应任务:托勒密(Ptolemy)(公元90年公元168年),希腊著名的天文学家,他的著作天文学大成被后人称为“伟大的数学书”,托勒密有时把它叫作数学文集,托勒密从书中摘出并加以完善,得到了著名的托勒密(Ptolemy)定理托勒密定理:圆内接四边形中,两条对角线的乘积等于两组对边乘积之和已知:如图1,四边形内接于求证: 下面是该结论的证明过程:证明:如图2,作,交于
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