内容正文:
专题六 圆的综合题
与圆的性质有关的证明与计算
[例1] (2023·南昌一模)如图,已知AB为⊙O的直径,CD是弦,且AB⊥CD于点E,G是弧AC上任意一点(且不与A,C重合),连接AD,GD.
知识详解
(1)图中哪个角和∠ADC相等?请给出证明.
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(2)若EB=2 cm,CD=8 cm,求⊙O的半径.
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(3)在(2)的条件下,当G运动到与O,D三点共线时,求此时AG的长.
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解答与圆有关的证明及计算题的技巧
1.圆中常用的辅助线有如下几条:
(1)半径:半径是圆的重要元素,圆中的许多性质,如“同圆的半径相等”“圆的切线垂直于过切点的半径”等都与圆的半径有关,连接半径是常用的添加辅助线的方法之一,常用于与切线相关的证明及计算.
方法总结
(2)弦心距:在解决有关弦的问题时,常常作弦心距,以便利用垂径定理或锐角三角函数求解.
(3)构造直角三角形:在解决有关直径的问题时,常常作直径所对的圆周角,构造直角三角形求解.
(4)构造相等的圆周角或圆心角需要的辅助线.
方法总结
2.计算或证明圆内有关角时,可正确应用如下方法:
(1)应用圆周角定理及其推论,把不同位置的角的数量关系建立起来.
(2)应用圆心角、弦、弧之间的关系定理,把弧、弦的相等关系转化到角的相等关系上来.
(3)应用切线的性质定理,已知切线,作出过切点的半径,构造直角三角形求解.
方法总结
[跟踪训练]
1.综合与实践
问题情境:我国东周到汉代一些出土实物上反映出一些几何作图方法,如侯马铸铜遗址出土车軎(wèi)范、芯组成的铸型(如图1),它的端面是圆形.如图2是用“矩”(带直角的角尺)确定端面圆心的方法:将“矩”的直角尖端A沿圆周移动,直到AB=AC,在圆上标记A,B,C三点;将“矩”向右旋转,使它左侧边落在A,B点上,“矩”的另一条边与圆的交点标记为D点,这样就用“矩”确定了圆上等距离的A,B,C,D四点,连接AD,BC相交于点O,即O为圆心.
问题解决:(1)请你根据“问题情境”中提供的方法,用三角板还原我国古代几何作图确定圆心O.如图3,点A,B,C在⊙O上,AB⊥AC,且AB=AC,请作出圆心O.(保留作图痕迹,不写作法)
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类比迁移:(2)小梅受此问题的启发,在研究了用“矩”(带直角的角尺)确定端面圆心的方法后发现,如果AB和AC不相等,用三角板也可以确定圆心O.如图4,点A,B,C在⊙O上,AB⊥AC,请作出圆心O.(保留作图痕迹,不写作法)
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拓展探究:(3)小梅进一步研究,发现古代由“矩”度量确定圆上等距离点时存在误差,用平时学的尺规作图的方法确定圆心可以减少误差.如图5,点A,B,C是⊙O上任意三点,请用不带刻度的直尺和圆规作出圆心O.(保留作图痕迹,不写作法)请写出你确定圆心的理由:__________________________.
垂直平分弦的直线经过圆心
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与切线有关的证明与计算
[例2] 如图1,在等腰三角形ABC中,AB=AC,O为底边BC的中点,过点O作OD⊥AB,垂足为D,以点O为圆心,OD为半径作圆,交BC于点M,N.
(1)AB与⊙O的位置关系为 ;
相切
(1)[解] ∵OD⊥AB,点O为圆心,OD为半径,
∴直线AB到圆心O的距离等于圆的半径,
∴AB为⊙O的切线,
∴AB与⊙O的位置关系为相切,
故答案为相切.
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(2)求证:AC是⊙O的切线;
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(3)如图2,连接DM,DM=4,∠A=96°,求⊙O的直径.(结果保留小数点后一位.参考数据:sin 24°≈0.41,cos 24°≈0.91,tan 24°≈0.45)
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证明切线常用的两种方法
1.“有公共点,连半径,证垂直”.如果已知圆与直线有公共点,只要证明圆心与公共点的连线与已知直线垂直即可.
2.“无公共点,作垂线,证半径”.如果已知条件中没有给出直线与圆存在公共点,应过圆心向这条直线作垂线,然后证明垂线段的长度等于半径即可.
方法总结
[跟踪训练]
2.如图,△ABC是⊙O的内接三角形,∠ACB=60°,AD经过圆心O交⊙O于点E,连接BD,∠ADB=30°.
(1)判断直线BD与⊙O的位置关系,并说明理由;
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课堂提升
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(2)求矩形ABCD的周长;
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(3)求阴影部分的面积.
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(2)求证:∠DBF=2∠ABD.
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解:问题解决:
(1)如图:
O即为圆心.
(2)[证明] 过点O作OE⊥AC于点E,连接OA,如图.
∵AB=AC,O为底边BC的中点,
∴AO为∠BAC的平分线.
∵OD⊥AB,OE⊥AC,
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