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教材回归专题(十六) 圆中的相似
【教材母题】 (教材P58复习题27第8题)
如图,CD是⊙O的弦,AB是直径,且CD⊥AB,垂足为P,求证:PC2=PA·PB.
教材母题图
证明:如答图,连接AC,BC.
∵AB是直径,∴∠ACB=90°.
∵CD⊥AB,∴∠APC=∠CPB=90°,
∴∠ACP=90°-∠A=∠CBA,
∴△ACP∽△CBP,∴=,
∴PC2=PA·PB.
教材母题答图
【变式1】 (把条件与结论互换)
1. 如图,⊙O的直径AB交弦CD(不是直径)于点P,且PC2=PB·PA,求证:AB⊥CD.
第1题图
证明:如答图,连接AC,BD.
∵∠A=∠D,∠C=∠B,
∴△ACP∽△DBP,∴=,
∴PC·PD=PB·PA.
又∵PC2=PB·PA,
∴PC=PD,即AB平分CD.
又∵AB是直径,∴AB⊥CD.
第1题答图
【变式2】 (基本图形不变,条件改变,结论改变)
2. 如图,⊙O是△ABC的外接圆,AD是⊙O的直径,BC与过点A的切线EF平行,BC与AD相交于点G.
(1)求证:AB=AC;
(2)若DG=BC=16,求AB的长.
第2题图
解:(1)∵EF是⊙O的切线,
∴DA⊥EF.
∵BC∥EF,∴DA⊥BC.
又∵DA是直径,∴=,
∴∠ACB=∠ABC,AB=AC.
(2)如答图,连接DB.
∵BG⊥AD,∴∠BGD=∠BGA=90°.
∵∠ABG+∠DBG=90°,∠DBG+∠BDG=90°,∴∠ABG=∠BDG,
∴△ABG∽△BDG,∴=,即BG2=AG·DG.
∵BC=16,BG=GC,∴BG=8,∴82=16×AG,解得AG=4.
在Rt△ABG中,BG=8,AG=4,
∴AB==4.
第2题答图
【变式3】 (基本图形不变,条件改变,结论改变)
3. 如图,已知AC是⊙O的直径,直线PA与⊙O相切于点A,直线PD经过⊙O上的点B且∠CBD=∠CAB,连接OP交AB于点M.求证:
(1)PD是⊙O的切线;
(2)AM2=OM·PM.
第3题图
证明:(1)如答图,连接OB.
∵OB=OC,∴∠OCB=∠OBC.
∵AC为⊙O的直径,∴∠CBA=90°,
∴∠CAB+∠OCB=90°.
又∵∠CBD=∠CAB,∴∠CBD+∠OBC=90°,
∴∠OBD=90°,∴PD是⊙O的切线.
第3题答图
(2)由(1)得,PD是⊙O的切线,直线PA与⊙O相切,
∴PO垂直平分AB,
∴∠AMP=∠AMO=90°,∴∠APM+∠PAM=90°.
∵∠OAP=90°,∴∠PAM+∠OAM=90°,
∴∠APM=∠OAM,
∴△OAM∽△APM,
∴=,∴AM2=OM·PM.
【变式4】 (基本图形不变,条件改变,结论改变)
4. 如图,P为⊙O外一点,PA,PB为⊙O的切线,切点分别为A,B,直线PO交⊙O于点D,E,交AB于点C.
(1)求证:∠ADE=∠PAE;
(2)若∠ADE=30°,求证:AE=PE;
(3)若PE=4,CD=6,求CE的长.
第4题图
解:(1)如答图,连接OA.
∵PA为⊙O的切线,∴AO⊥PA,
∴∠OAE+∠PAE=90°.
∵DE是⊙O的直径,∴∠DAE=90°,
∴∠ADE+∠AED=90°.
∵OA=OE,∴∠OAE=∠AED,
∴∠ADE=∠PAE.
第4题答图
(2)由(1),得∠PAE=∠ADE=30°.
∵∠DAE=90°,∴∠AED=90°-∠ADE=60°.
又∵∠AED=∠PAE+∠APE,
∴∠APE=60°-∠PAE=30°=∠PAE,
∴AE=PE.
(3)设CE=x,则DE=CD+CE=6+x,
∴OA=OE=,
∴OC=OE-CE=,OP=OE+PE=.
∵PA,PB为⊙O的切线,
∴PA=PB,PO平分∠APB,
∴PO⊥AB.
∵PA为⊙O的切线,∴AO⊥PA,
∴易证△OAC∽△OPA,∴=,
∴=,
即x2+10x-24=0,
解得x=2(负值舍去),∴CE=2.
1. 如图,已知AB是⊙O的直径,直线BC与⊙O相切,过点A作AD∥OC交⊙O于点D,连接CD.
(1)求证:直线CD是⊙O的切线;
(2)若AD=4,AB=12,求线段BC的长.
第1题图
解:(1)如答图,连接OD.
∵BC与⊙O相切,∴∠CBO=90°.
∵AD∥OC,∴∠COB=∠A,∠COD=∠ODA.
又∵OA=OD,∴∠A=∠ODA,
∴∠COB=∠COD.
又∵OB=OD,OC=OC,
∴△COB≌△COD(SAS),
∴∠CDO=∠CBO=90°,∴CD是⊙O 的切线.
(2)如答图,连接BD.
第1题答图
∵AB是直径,∴∠ADB=90°,
∴BD===8.
∵∠COB=∠A,∠OBC=∠ADB=90°,
∴△COB∽△BAD,
∴