内容正文:
数 学
第一部分 教材梳理
第六章 圆
第22讲 圆的基本性质
命题点1 垂径定理
利用垂径定理进行证明或计算,通常是以半径、弦心距和弦长的一半构造直角三角形,利用勾股定理求出未知线段的长,而弓形的高可以用半径±弦心距来求.如图①②所示,设圆的半径为r,弦长为a,弦心距为d,弓形的高为h,则+d2=r2,h=r-d 或h=r+d.
【例1】(2023·上海中考)如图所示,在☉O中,弦AB的长为8,点C在BO延长线上,且cos∠ABC=,OC=OB.
(1)求☉O的半径.
(2)求∠BAC的正切值.
【思路分析】(1)过点O作OD⊥AB,垂足为D,构造直角三角形.根据垂径定理可得AD=BD=4,然后在Rt△OBD中,利用锐角三角函数的定义即可求出OB的长.
(2)过点C作CE⊥AB,垂足为E,根据已知可得BC=OB,再利用平行线分线段成比例可得=,从而求出BE的长,进而求出AE的长.在Rt△BCE中,利用勾股定理求出CE的长,再在Rt△ACE中,利用锐角三角函数的定义即可求出∠BAC的正切值.
【自主解答】
解:(1)过点O作OD⊥AB,垂足为D,如图所示.
∵AB=8,∴AD=BD=AB=4.
在Rt△OBD中,cos∠ABC=,
∴OB===5,∴☉O的半径为5.
(2)过点C作CE⊥AB,垂足为E,如图所示.
∵OC=OB,OB=5,∴BC=OB=7.5.
∵OD⊥AB,∴OD∥CE,∴=,∴=,
∴BE=6,∴AE=AB-BE=8-6=2.
在Rt△BCE中,
CE===4.5.
在Rt△ACE中,tan∠BAC===,
∴∠BAC的正切值为.
【变式训练1】新情境 赵州桥是当今世界上建造最早,保存最完整的中国古代单孔敞肩石拱桥.如图所示,主桥拱呈圆弧形,跨度约为37 m,拱高约为7 m,则赵州桥主桥拱半径R约为( B )
A.20 m B.28 m
B
C.35 m D.40 m
命题点2 圆心角与圆周角
解决与圆有关的角度计算问题时,一般先判断角是圆心角还是圆周角,再转化成同弧所对的圆周角或圆心角,利用同弧所对的圆周角相等,同弧所对的圆周角是圆心角的一半等关系求解.特别地,当圆中有直径时,通常根据“直径所对的圆周角是直角”,在圆中构造直角三角形来解决问题.
【例2】(2023·武汉中考)如图所示,OA,OB,OC都是☉O的半径,∠ACB=2∠BAC.
(1)求证:∠AOB=2∠BOC.
(2)若AB=4,BC=,求☉O的半径.
【思路分析】(1)利用圆周角定理可得∠ACB=∠AOB,∠BAC=∠BOC,结合∠ACB=2∠BAC可证明结论.
(2)过点O作半径OD⊥AB,交☉O于点D,交AB于点E,连接BD,可得AE=BE,根据圆周角、弦、弧的关系可证得BD=BC,可求得BE=2,DB=,利用勾股定理可求得DE=1,再利用勾股定理可求解圆的半径.
【自主解答】
解:(1)证明:∵∠ACB=∠AOB,∠BAC=∠BOC,∠ACB=2∠BAC,
∴∠AOB=2∠BOC.
(2)如图所示,过点O作半径OD⊥AB于点E,
连接BD,∴AE=BE.
∵∠AOB=2∠BOC,∠DOB=∠AOB,
∴∠DOB=∠BOC.∴BD=BC.
∵AB=4,BC=,∴BE=2,DB=.
在Rt△BDE中,∠DEB=90°,
∴DE==1.
在Rt△BOE中,∠OEB=90°,
OB2=(OB-1)2+22,解得OB=,
即☉O的半径是.
【变式训练2】(2023·深圳中考)如图所示,在☉O中,AB为直径,C为圆上一点,∠BAC的平分线与☉O交于点D,若∠ADC=20°,则∠BAD= 35 °.
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考点1 垂径定理及推论
1.(2023·东营中考,16,3分)“圆材埋壁”是我国古代数学名著《九章算术》中的一个问题:“今有圆材,埋在壁中,不知大小.以锯锯之,深一寸,锯道长一尺.问径几何?”转化为现在的数学语言表达就是如图所示,CD为☉O的直径,弦AB⊥CD,垂足为E,CE=1寸,AB=10寸,则直径CD的长度为 26 寸.
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2.(2023·威海中考,23,12分)已知:射线OP平分∠MON,A为OP上一点,☉A交射线OM于点B,C,交射线ON于点D,E,连接AB,AC,AD.
(1)如图①所示,若AD∥OM,试判断四边形OBAD的形状,并说明理由.
解:(1)四边形OBAD是菱形,理由如下:如图①所示,作AS⊥DE于点S,作AT⊥BC于点T,∵OP平分∠MON,
∴AS=AT,∠AOD=∠AOB.在Rt△ASD与Rt△ATB中,
∴Rt△ASD≌Rt△ATB(HL),∴SD=TB.
在Rt△ASO与Rt△ATO中,
∴Rt△ASO≌Rt△ATO(HL),∴SO=TO,
∴SO-SD=TO-TB,即OD