内容正文:
专题1.3 圆的基本性质全章知识典例详解
【浙教版】
知识点1 圆有关的概念
1.圆的定义
在一个平面内,线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点所形成的图形叫做圆.
固定的端点O叫做圆心,线段OA叫做半径.
由圆的定义可知:
(1)圆上的各点到圆心的距离都等于半径长;在一个平面内,到圆心的距离等于半径长的点都在同一个圆上.因此,圆是在一个平面内,所有到一个定点的距离等于定长的点组成的图形.
(2)要确定一个圆,需要两个基本条件,一个是圆心的位置,另一个是半径的长短,其中,圆心确定圆的位置,半径长确定圆的大小.
2.点和圆的三种位置关系
点在圆上、点在圆内和点在圆外,这三种关系由这个点到圆心的距离与半径的大小关系决定.设的半径为r,点P到圆心O的距离为d,
则有:点在圆外⇔d > r;
点在圆上⇔d = r;
点在圆内⇔ d < r;
3.弧和弦
①连接圆上任意两点的线段叫做弦.经过圆心的弦叫做直径,并且直径是同一圆中最长的弦,直径等于半径的2倍.圆心到弦的距离叫做弦心距.
②圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧.
以A、B为端点的弧记作,读作弧AB.
表示:劣弧
优弧或
在同圆或等圆中,能够互相重合的弧叫做等弧.
③圆的任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧,每一条弧都叫做半圆.
④在一个圆中大于半圆的弧叫做优弧,小于半圆的弧叫做劣弧.
4.同心圆和等圆
①圆心相同且半径相等的圆叫做同圆;
②圆心相同,半径不相等的两个圆叫做同心圆;
③能够重合的两个圆叫做等圆.
【典例1】(2024春•高唐县期末)下列说法:
①直径是弦;
②半圆是弧;
③半径相等的两个圆是等圆;
④长度相等的两条弧是等弧;
⑤在同圆中任意两条直径都互相平分.其中正确的个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【典例2】(2023•潮安区一模)如图,在△ABC中,∠C=90°,AB=10.若以点C为圆心,CA长为半径的圆恰好经过AB的中点D,则⊙C的半径为( )
A. B.8 C.6 D.5
【典例3】(2023•西区校级一模)如图,OA是⊙O的半径,B为OA上一点(且不与点O、A重合),过点B作OA的垂线交⊙O于点C.以OB、BC为边作矩形OBCD,连结BD.若CD=6,BC=8,则AB的长为( )
A.6 B.5 C.4 D.2
【典例4】(2023秋•宁河区期末)已知⊙O的半径为5,点P到圆心O的距离为6,那么点P与⊙O的位置关系是( )
A.点P在⊙O上 B.点P在⊙O内 C.点P在⊙O外 D.无法确定
【典例5】(2024•二道区校级三模)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=10,BC=8.以点A为圆心,r为半径作圆,当点C在⊙A内且点B在⊙A外时,r的值可能是( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【典例6】(2023秋•海沧区期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知点A(0,4),B(﹣4,4),C(﹣6,2)都在⊙M上,则原点O到⊙M上一点的最短距离为( )
A.22 B.2 C.2 D.22
知识点2 确定圆的条件
①确定圆的条件:不在同一直线上的三点确定一个圆.
②外接圆定义:经过三角形三个顶点的圆叫做三角形的外接圆,外接圆的圆心是三角形三条边垂直平分线的交点,叫做三角形的外心,这个三角形叫做这个圆的内接三角形.
注意:
①外心的确定:三条垂直平分线的交点,锐角三角形的外心在它的内部;直角三角形的外心在斜边中点处(即直角三角形外接圆半径等于斜边的一半);钝角三角形的外心在它的外部.
②外心到三个顶点的距离相等,都等于外接圆的半径.
【典例1】(2023秋•南乐县期末)给出下列说法:①半径相等的圆是等圆;②长度相等的弧是等弧;③以2cm长为半径的圆有无数个;④平面上任意三点能确定一个圆,其中正确的有( )
A.②④ B.①③ C.①③④ D.①②③④
【典例2】(2023秋•桥西区期末)如图,点A,B,C均在直线l上,点P在直线l外,则经过其中任意三个点,最多可画出圆的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【典例3】(2024•龙口市一模)如图,在正方形方格中,A,B,C,D,E,P均在格点处,则点P是下列哪个三角形的外心( )
A.△ACE B.△ABD C.△ACD D.△BCE
【典例4】(2023秋•舞阳县期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,A(3,6),B(1,4),C(1,0),则△ABC外接圆的圆心坐标是( )
A.(4,2) B.(4,3) C.(5,3) D.(5,2)
【典例5】(2022秋•易县期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,点A,B,C的横、纵坐标都为整数,过这三个点作一条圆弧,则此圆弧的圆心坐标为 ,半径为 .
知识点3 图形的旋转
1.定义
把一个平面图形绕着平面内某一点О转动一个角度,叫做图形的旋转,点О叫做旋转中心,转动的角叫做旋转
角.
2.旋转的性质
(1)对应点到旋转中心的距离相等.
(2)对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角.
(3)旋转前、后的图形全等.
OA =OA',OB =OB',OC =OC',∠AOA'=∠BOB'=∠COC'=旋转角.
3.图形的旋转
把一个图案进行旋转,选择不同的旋转中心、不同的旋转角旋转同一个图案,会出现不同的效果.
(1)旋转中心不变,改变旋转角
如下图所示的四边形ABCD的旋转图形,是以О点为中心,分别以40°,60°为旋转角顺时针旋转得到的.
(2)旋转角不变,改变旋转中心
如下页图所示四边形ABCD的旋转图形,是分别以O1和O2为中心,以30°为旋转角顺时针旋转得到的.
4.图形的旋转的概念与性质的应用
由于旋转前后的两个图形大小形状未发生改变,所以在利用旋转来解决问题时要注意抓住以下几点:
(1)找准旋转中“变”与“不变”;
(2)找准旋转前后的“对应关系”;
(3)充分挖掘旋转过程中线段之间的关系.
5.旋转中心的确定方法
确定旋转中心时,要看旋转中心是在图形上还是在图形外.若在图形上,哪一点在旋转过程中位置没有
改变,哪一点就是旋转中心;若在图形外,对应点连线的垂直平分线的交点就是旋转中心.旋转的角度就是对应线段的夹角或对应顶点与对称中心连线的夹角.
【典例1】(2024春•涟水县校级月考)下列现象中:①地下水位逐年下降;②传送带的移动;③方向盘的转动;④钟摆的运动;⑤荡秋千运动.属于旋转的有( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
【典例2】(2024春•南召县期末)如图,在△ABC中,∠BAC=65°,∠C=20°,将△ABC绕点A逆时针旋转n度(0<n<180)得到△ADE,若DE∥AB,则n的值为( )
A.65 B.75 C.85 D.130
【典例3】(2024春•焦作期末)如图,在正方形网格中,△EFG绕某一点旋转某一角度得到△RPQ.则旋转中心可能是( )
A.点A B.点B C.点C D.点D
【典例4】(2023秋•海沧区期末)如图,△DEF是由△ABC绕着点O顺时针旋转得到的,以下说法不一定正确的是( )
A.∠COF=∠BOE B.∠OAC=∠ODF C.OC=OF D.BC=DF
【典例5】(2024•武清区三模)如图,把△ABC以点A为中心逆时针旋转得到△ADE,点B,C的对应点分别是点D,E,DE与BC交于点F,连接AF,则下列结论一定正确的是( )
A.AB=AE B.∠BFD=∠BAD C.∠BAF=∠CAE D.EF+CF=DE
【典例6】(2024•夏津县二模)如图,AO为∠BAC的平分线,且∠BAC=50°,将四边形ABOC绕点A逆时针方向旋转后,得到四边形AB'O'C',且∠OAC'=100°,则四边形ABOC旋转的角度是( )
A.100° B.80° C.75° D.90°
知识点4 垂径定理
1.圆的对称性
圆是轴对称图形,也是中心对称图形,其对称轴是任意一条过原点的直线,对称中心是圆心.
2.垂径定理
垂径定理:垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧.
推论:平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.
注意:垂径定理中的五个元素——“过圆心”、“垂直弦”、“平分弦”、“平分优弧”、“平分劣弧”,构成知二推三.
【典例1】(2024•凉州区三模)如图,AB是⊙O的弦,半径OC⊥AB于点D,且AB=6 cm,OD=4 cm.则DC的长为( )
A.5 cm B.2.5 cm C.2 cm D.1 cm
【典例2】(2024•高邮市一模)如图,已知⊙O的半径为10,⊙O的一条弦AB=16,若⊙O内的一点P恰好在AB上,则线段OP的长度为整数的值有( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
【典例3】(2024•武威三模)如图,⊙O的半径为5,弦AB=6,点C在弦AB上,延长CO交⊙O于点D,则CD的取值范围是( )
A.6≤CD≤8 B.8≤CD≤10 C.9<CD<10 D.9≤CD≤10
【典例4】(2024•丛台区校级三模)如图,在⊙O中,满足,则下列对弦AB与弦CD大小关系表述正确的是( )
A.AB>2CD B.AB<2CD C.AB=2CD D.无法确定
【典例5】(2024•碑林区校级模拟)如图,AB、CD是⊙O的弦,且AB=CD,若∠BOD=84°,则∠ACO的度数为( )
A.42° B.44° C.46° D.48°
知识点5 圆心角
1.圆心角定义
顶点在圆心的角叫做圆心角. 一条弧的度数等于它所对的圆心角的度数.
2.圆心角定理
在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦也相等.
推论:在同圆或等圆中,如果两条弧相等,那么它们所对的圆心角相等,所对的弦相等.
结论:在同圆或等圆中,两个圆心角、两条弧、两条弦中如果有一组量相等,则它们所对应的其余各组量也都分别相等.
【典例1】(2024•甘谷县三模)如图,AB是⊙O的直径,四边形ABCD内接于⊙O,若BC=CD=DA=4,则⊙O的周长为( )
A.4π B.6π C.8π D.9π
【典例2】(2024•丛台区校级三模)如图,在⊙O中,满足,则下列对弦AB与弦CD大小关系表述正确的是( )
A.AB>2CD B.AB<2CD C.AB=2CD D.无法确定
【典例3】(2024•南京三模)如图,圆的两条弦AC、BD相交于点P,、的度数分别为α、β,∠APB的度数为γ,则α、β和γ之间的数量关系为 .
【典例4】(2023秋•泗阳县月考)如图,OA,OB,OC是⊙O的半径,,点M,N分别是OA,OB的中点,CM与CN相等吗?为什么?
【典例5】(2023秋•拱墅区校级月考)如图,在⊙O中,,CD⊥AO于点D,CE⊥OB于点E.
(1)求证:AD=BE.
(2)若AD=DO,r=3,求CD长.
知识点6 圆周角
1.圆心角和圆周角
顶点在圆上,并且两边都和圆相交的角叫做圆周角.
2.圆周角定理
在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角都相等,且都等于它所对的圆心角的一半.
如图,.
3.圆周角定理推论
推论1:半圆(或直径)所对的圆周角是直角,的圆周角所对的弧(或弦)是半圆(或直径).
如图,是半圆(AB是直径),则
4.圆内接四边形
圆内接四边形的对角互补.
如图,四边形ABCD是的内接四边形,则,由推论2,我们可以得到圆内接四边形的外角等于内对角,如图,即
5.弧、弦、圆心角、圆周角、弦心距之间的关系
在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦相等,所对的弦心距也相等.
推论:在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦、两条弦的弦心距中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量分别相等.
总结:在同圆或等圆中,弧、弦、圆心角、圆周角和弦心距的关系.
1.弧、圆心角、圆周角可以转换,弧相等,则圆心角相等,圆周角相等;圆心角相等,则弧相等,圆周角相等.
2.弦和弦心距可以相互转化,弦相等,则弦心距相等;弦心距相等,弦相等.
3.弧和弦不可以相互转化,弧相等,则弦相等;弦相等,弧不一定相等,因为弧对应的弦只有一条,而弦对应的弧有两条.
【典例1】(2024春•青山区校级月考)如图,点A、B、C为⊙O上的三个点,∠BOC=2∠AOB,∠BAC=40°,则∠ACB的度数为( )
A.20° B.30° C.35° D.40°
【典例2】(2024•陆丰市模拟)如图,AB是⊙O的直径,点C,D,E在⊙O上,若∠ACE=20°,则∠BDE的度数为( )
A.90° B.100° C.110° D.120°
【典例3】(2023秋•南乐县期末)如图,BD是⊙O的直径,点A,C在⊙O上,,AC交BD于点G.若∠COD=130°,则∠AGB的度数为( )
A.99° B.108° C.110° D.117°
【典例4】(2024•海南)如图,AD是半圆O的直径,点B、C在半圆上,且,点P在上,若∠PCB=130°,则∠PBA等于( )
A.105° B.100° C.90° D.70°
【典例5】(2024•恩施市一模)如图,圆内接四边形ABCD中,∠BCD=105°,连接OB,OC,OD,BD,∠BOC=2∠COD.则∠CBD的度数是( )
A.20° B.25° C.30° D.35°
【典例6】(2024•山阳县三模)如图,四边形ABCD内接于⊙O,连接对角线AC与BD交于点E,且BD为⊙O的直径,已知∠BDC=40°,∠AEB=110°,则∠ABC的度数为( )
A.30° B.50° C.70° D.80°
【典例7】(2024•驿城区模拟)如图,∠DAE是圆O内接四边形ABCD的一个外角,若∠DAE=58°,那么∠BOD的度数是( )
A.58° B.96° C.106° D.116°
知识点7 正多边形与圆
1.正多边形的有关概念:
(1)正多边形的外接圆的圆心叫做正多边形的中心;
(2)正多边形的外接圆的半径叫做正多边形的半径;
(3)正多边形每一边所对的圆心角叫做正多边形的中心角;
(4)正多边形中心到一边的距离叫做正多边形的边心距.
2.正多边形的性质:
(1)正多边形的一个内角等于
(2)中心角:
(3)正多边形的中心角等于外角的度数.
【典例1】(2024•石狮市模拟)如图,⊙O是正五边形ABCDE的内切圆,分别切AB,CD于点M,N,P是优弧MN上的一点,则∠MPN的度数为( )
A.55° B.60° C.72° D.80°
【典例2】(2024•东莞市三模)如图,A、B、C、D为一个正多边形的顶点,O为正多边形的中心.若∠ADB=20°,则这个正多边形的边数为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
【典例3】(2024•凤台县三模)如图,正三角形ABC和正六边形ADBECF都内接于⊙O,连接OC,则∠ACO+∠ABE=( )
A.90° B.100° C.110° D.120°
知识点8 弧长和扇形面积
①弧长公式:如果弧长为l,圆心角度数为n°,圆的半径为R,则=
对于公式中出现的三个量l,n,R,只要知道其中的两个量,就能求出第三个量.
②由组成圆心角的两条半径和圆心角所对的弧所围成的图形叫做扇形.
③扇形面积公式:如果设圆心角度数为n°的扇形面积为S,圆的半径为R,那么扇形的面积S==
用弧长和半径R表示扇形面积:S=lR
注意:
①在弧长的计算公式中,n是表示1的圆心角的倍数,n和180都不要带单位.
②若圆心角的单位不全是度,则需先化为度后再计算弧长.
③正确区分弧、弧的度数、弧长三个概念,度数相等的弧,弧长不一定相等,弧长相等的弧不一定是等弧,只有在同圆或等圆中,才有等弧的概念,才是三者的统一.
【典例1】(2024•宿迁模拟)如图,在半径为6的⊙O中,弦AB⊥CD于点E,若∠A=30°,则的长为( )
A.8π B.5π C.4π D.6π
【典例2】(2024•惠州模拟)如图,四边形ABCD是⊙O的内接四边形,∠B=60°,∠ACD=40°,若⊙O的半径为5,则的长为( )
A. B. C.π D.
【典例3】(2023秋•海安市期末)如图,AB是⊙O的直径,CD是弦,AB⊥CD于点E.
(1)求证:∠BCO=∠D;
(2)若,∠D=30°,求阴影部分的面积.
【典例4】(2024•沿河县一模)如图,已知AB是⊙O的直径,点C,D在⊙O上,∠D=60°且AB=6,过点O作OE⊥AC交⊙O于点F,垂足为E.
(1)∠CAB的度数为 ;
(2)求OE的长;
(3)求阴影部分的面积.
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专题1.3 圆的基本性质全章知识典例详解
【浙教版】
知识点1 圆有关的概念
1.圆的定义
在一个平面内,线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点所形成的图形叫做圆.
固定的端点O叫做圆心,线段OA叫做半径.
由圆的定义可知:
(1)圆上的各点到圆心的距离都等于半径长;在一个平面内,到圆心的距离等于半径长的点都在同一个圆上.因此,圆是在一个平面内,所有到一个定点的距离等于定长的点组成的图形.
(2)要确定一个圆,需要两个基本条件,一个是圆心的位置,另一个是半径的长短,其中,圆心确定圆的位置,半径长确定圆的大小.
2.点和圆的三种位置关系
点在圆上、点在圆内和点在圆外,这三种关系由这个点到圆心的距离与半径的大小关系决定.设的半径为r,点P到圆心O的距离为d,
则有:点在圆外⇔d > r;
点在圆上⇔d = r;
点在圆内⇔ d < r;
3.弧和弦
①连接圆上任意两点的线段叫做弦.经过圆心的弦叫做直径,并且直径是同一圆中最长的弦,直径等于半径的2倍.圆心到弦的距离叫做弦心距.
②圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧.
以A、B为端点的弧记作,读作弧AB.
表示:劣弧
优弧或
在同圆或等圆中,能够互相重合的弧叫做等弧.
③圆的任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧,每一条弧都叫做半圆.
④在一个圆中大于半圆的弧叫做优弧,小于半圆的弧叫做劣弧.
4.同心圆和等圆
①圆心相同且半径相等的圆叫做同圆;
②圆心相同,半径不相等的两个圆叫做同心圆;
③能够重合的两个圆叫做等圆.
【典例1】(2024春•高唐县期末)下列说法:
①直径是弦;
②半圆是弧;
③半径相等的两个圆是等圆;
④长度相等的两条弧是等弧;
⑤在同圆中任意两条直径都互相平分.其中正确的个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【分析】利用圆的有关定义和性质分别判断后即可确定正确的选项.
【解答】解:①直径是弦,正确,符合题意;
②半圆是弧,正确,符合题意;
③半径相等的两个圆是等圆,正确,符合题意;
④长度相等的两条弧不一定是等弧,故原命题错误,不符合题意;
⑤在同圆中任意两条直径都互相平分,正确,符合题意,
正确的有4个,
故选:D.
【典例2】(2023•潮安区一模)如图,在△ABC中,∠C=90°,AB=10.若以点C为圆心,CA长为半径的圆恰好经过AB的中点D,则⊙C的半径为( )
A. B.8 C.6 D.5
【分析】连结CD,根据直角三角形斜边中线定理求解即可.
【解答】解:如图,连结CD,
∵CD是直角三角形斜边上的中线,
∴CDAB10=5.
故选:D.
【典例3】(2023•西区校级一模)如图,OA是⊙O的半径,B为OA上一点(且不与点O、A重合),过点B作OA的垂线交⊙O于点C.以OB、BC为边作矩形OBCD,连结BD.若CD=6,BC=8,则AB的长为( )
A.6 B.5 C.4 D.2
【分析】如图,连接OC,在Rt△OBC中,求出OB即可解决问题.
【解答】解:如图,连接OC.
∵四边形OBCD是矩形,
∴∠OBC=90°,OB=CD=6,
∴OC=OA10,
∴AB=OA﹣OB=4,
故选:C.
【典例4】(2023秋•宁河区期末)已知⊙O的半径为5,点P到圆心O的距离为6,那么点P与⊙O的位置关系是( )
A.点P在⊙O上 B.点P在⊙O内 C.点P在⊙O外 D.无法确定
【分析】直接根据点与圆的位置关系的判定方法进行判断.
【解答】解:∵⊙O的半径为5,点P到圆心O的距离为6,
∴点P到圆心O的距离大于圆的半径,
∴点P在⊙O外.
故选:C.
【典例5】(2024•二道区校级三模)如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=10,BC=8.以点A为圆心,r为半径作圆,当点C在⊙A内且点B在⊙A外时,r的值可能是( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【分析】先根据勾股定理求出AC的长,再由点与圆的位置关系即可得出结论.
【解答】解:在△ABC中,∠ACB=90°,AB=10,BC=8,
∴AC6,
∵当点C在⊙A内且点B在⊙A外,
∴6<r<10,
∴r的值可能是8.
故选:B.
【典例6】(2023秋•海沧区期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知点A(0,4),B(﹣4,4),C(﹣6,2)都在⊙M上,则原点O到⊙M上一点的最短距离为( )
A.22 B.2 C.2 D.22
【分析】分别作AB、BC的垂直平分线,其交点即为M点,进而求得圆的半径,从而求得原点O到⊙M上一点的最短距离为:22.
【解答】解:分别作AB、BC的垂直平分线,其交点即为M点,M点的坐标为(﹣2,0),
∴OM=2,
∵点A(0,4),
∴AM2,
则原点O到⊙M上一点的最短距离为:22.
故选:A.
知识点2 确定圆的条件
①确定圆的条件:不在同一直线上的三点确定一个圆.
②外接圆定义:经过三角形三个顶点的圆叫做三角形的外接圆,外接圆的圆心是三角形三条边垂直平分线的交点,叫做三角形的外心,这个三角形叫做这个圆的内接三角形.
注意:
①外心的确定:三条垂直平分线的交点,锐角三角形的外心在它的内部;直角三角形的外心在斜边中点处(即直角三角形外接圆半径等于斜边的一半);钝角三角形的外心在它的外部.
②外心到三个顶点的距离相等,都等于外接圆的半径.
【典例1】(2023秋•南乐县期末)给出下列说法:①半径相等的圆是等圆;②长度相等的弧是等弧;③以2cm长为半径的圆有无数个;④平面上任意三点能确定一个圆,其中正确的有( )
A.②④ B.①③ C.①③④ D.①②③④
【分析】根据等圆、等弧的概念、确定圆的条件判断即可.
【解答】解:①半径相等的圆是等圆,说法正确;
②长度相等的弧不一定是等弧,故本小题说法错误;
③以2cm长为半径的圆有无数个,说法正确;
④平面上不在同一直线上的三点能确定一个圆,故本小题说法错误;
故选:B.
【典例2】(2023秋•桥西区期末)如图,点A,B,C均在直线l上,点P在直线l外,则经过其中任意三个点,最多可画出圆的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】根据不共线的三点确定一个圆可得答案.
【解答】解:经过点P、A、B;P、A、C;P、B、C可分别画出一个圆,最多可画出圆的个数为3个,
故选:C.
【典例3】(2024•龙口市一模)如图,在正方形方格中,A,B,C,D,E,P均在格点处,则点P是下列哪个三角形的外心( )
A.△ACE B.△ABD C.△ACD D.△BCE
【分析】由三角形外心的性质:三角形的外心到三角形三顶点的距离相等,即可判断.
【解答】解:由勾股定理得:PC=PE=PB,
∴P到B、C、E的距离相等,
∴P是△BCE的外心.
故选:D.
【典例4】(2023秋•舞阳县期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,A(3,6),B(1,4),C(1,0),则△ABC外接圆的圆心坐标是( )
A.(4,2) B.(4,3) C.(5,3) D.(5,2)
【分析】作AB和BC的垂直平分线,它们的交点为△ABC的外接圆的圆心,然后直接读出△ABC的外接圆的圆心坐标.
【解答】解:如图所示:点P即为所求;
所以点P的坐标为(5,2).
故选:D.
【典例5】(2022秋•易县期末)如图,在平面直角坐标系xOy中,点A,B,C的横、纵坐标都为整数,过这三个点作一条圆弧,则此圆弧的圆心坐标为 ,半径为 .
【分析】根据图形得出A、B、C的坐标,再连接AB,作线段AB和线段BC的垂直平分线MN、EF,两线交于Q,则Q是圆弧的圆心,最后求出点Q的坐标,根据勾股定理可求出半径.
【解答】解:从图形可知:A点的坐标是(0,2),B点的坐标是(1,3),C点的坐标是(3,3),
连接AB,作线段AB和线段BC的垂直平分线MN、EF,两线交于Q,则Q是圆弧的圆心,如图,
∴Q点的坐标是(2,1),
∴A点的坐标是(0,2),
∴圆弧的半径为.
故答案为:(2,1),.
知识点3 图形的旋转
1.定义
把一个平面图形绕着平面内某一点О转动一个角度,叫做图形的旋转,点О叫做旋转中心,转动的角叫做旋转
角.
2.旋转的性质
(1)对应点到旋转中心的距离相等.
(2)对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角.
(3)旋转前、后的图形全等.
OA =OA',OB =OB',OC =OC',∠AOA'=∠BOB'=∠COC'=旋转角.
3.图形的旋转
把一个图案进行旋转,选择不同的旋转中心、不同的旋转角旋转同一个图案,会出现不同的效果.
(1)旋转中心不变,改变旋转角
如下图所示的四边形ABCD的旋转图形,是以О点为中心,分别以40°,60°为旋转角顺时针旋转得到的.
(2)旋转角不变,改变旋转中心
如下页图所示四边形ABCD的旋转图形,是分别以O1和O2为中心,以30°为旋转角顺时针旋转得到的.
4.图形的旋转的概念与性质的应用
由于旋转前后的两个图形大小形状未发生改变,所以在利用旋转来解决问题时要注意抓住以下几点:
(1)找准旋转中“变”与“不变”;
(2)找准旋转前后的“对应关系”;
(3)充分挖掘旋转过程中线段之间的关系.
5.旋转中心的确定方法
确定旋转中心时,要看旋转中心是在图形上还是在图形外.若在图形上,哪一点在旋转过程中位置没有
改变,哪一点就是旋转中心;若在图形外,对应点连线的垂直平分线的交点就是旋转中心.旋转的角度就是对应线段的夹角或对应顶点与对称中心连线的夹角.
【典例1】(2024春•涟水县校级月考)下列现象中:①地下水位逐年下降;②传送带的移动;③方向盘的转动;④钟摆的运动;⑤荡秋千运动.属于旋转的有( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
【分析】根据平移和旋转的定义对各小题分析判断后利用排除法求解.
【解答】解:①地下水位逐年下降,是平移现象;
②传送带的移动,是平移现象;
③方向盘的转动,是旋转现象;
④钟摆的运动,是旋转现象;
⑤荡秋千运动,是旋转现象.
属于旋转的有③④⑤共3个.
故选:B.
【典例2】(2024春•南召县期末)如图,在△ABC中,∠BAC=65°,∠C=20°,将△ABC绕点A逆时针旋转n度(0<n<180)得到△ADE,若DE∥AB,则n的值为( )
A.65 B.75 C.85 D.130
【分析】根据三角形内角和定理求出∠ABC,根据旋转得出∠EDA=∠ABC=95°,根据平行四边形的性质求出∠DAB即可.
【解答】解:∵在△ABC中,∠BAC=65°,∠C=20°,
∴∠ABC=180°﹣∠BAC﹣∠C=180°﹣65°﹣20°=95°,
∵将△ABC绕点A逆时针旋转n角度(0<n<180°)得到△ADE,
∴∠ADE=∠ABC=95°,
∵DE∥AB,
∴∠ADE+∠DAB=180°,
∴∠DAB=180°﹣∠ADE=85°,
∴旋转角n的度数是85°,
故选:C.
【典例3】(2024春•焦作期末)如图,在正方形网格中,△EFG绕某一点旋转某一角度得到△RPQ.则旋转中心可能是( )
A.点A B.点B C.点C D.点D
【分析】设每个小正方形的边长为1,分别计算出对应点到点A、点B、点C、点D的距离,再根据“对应点到旋转中心的距离相等”判断出A、B、C、D四点中哪个点是旋转中心.
【解答】解:∵△EFG绕某一点旋转某一角度得到△RPQ,
∴点E与点R是对应点,点F与点P是对应点,点G与点Q是对应点,
设每个小正方形的边长为1,
根据勾股定理得点E到点A的距离是,而点E到点R的距离是1,
∴点E、点R到点A的距离不相等,
∴旋转中心不可能是点A;
∵点E到点B的距离是,点R到点B的距离是2,
∴点E、点R到点B的距离不相等,
∴旋转中心不可能是点B;
∵点E与点R到点C的距离都是4,点F与点P到点C的距离都是,点G与点Q到点C的距离都是,
∴旋转中心可能是点C;
观察图形可发现,点C不在线段FP的垂直平分线上,
∴点F与点P到点D的距离不相等,
∴旋转中心不可能是点D,
故选:C.
【典例4】(2023秋•海沧区期末)如图,△DEF是由△ABC绕着点O顺时针旋转得到的,以下说法不一定正确的是( )
A.∠COF=∠BOE B.∠OAC=∠ODF C.OC=OF D.BC=DF
【分析】根据旋转的性质逐一判断即可.
【解答】解:∵△DEF是由△ABC绕着点O顺时针旋转得到的,
∴∠COF=∠BOE,∠OAC=∠ODF,OC=OF,BC=EF,
由已知条件无法得知BC=DF,
故选:D.
【典例5】(2024•武清区三模)如图,把△ABC以点A为中心逆时针旋转得到△ADE,点B,C的对应点分别是点D,E,DE与BC交于点F,连接AF,则下列结论一定正确的是( )
A.AB=AE B.∠BFD=∠BAD C.∠BAF=∠CAE D.EF+CF=DE
【分析】根据图形旋转的性质,依次对所给选项进行判断即可.
【解答】解:由旋转可知,
AB=AD,AC=AE,
显然AB与AC不一定相等.
故A选项不符合题意.
由旋转可知,
∠A=∠B,
又因为∠AOD=∠DOF,
所以∠BAD=∠BFD.
故B选项符合题意.
由旋转可知,
∠BAD=∠CAE,
显然∠BAF≠∠BAD.
故C选项不符合题意.
由旋转可知,
DE=BC,
因为BC=BF+CF,
所以BF+FC=DE,
显然BF与EF不一定相等.
故D选项不符合题意.
故选:B.
【典例6】(2024•夏津县二模)如图,AO为∠BAC的平分线,且∠BAC=50°,将四边形ABOC绕点A逆时针方向旋转后,得到四边形AB'O'C',且∠OAC'=100°,则四边形ABOC旋转的角度是( )
A.100° B.80° C.75° D.90°
【分析】根据旋转的性质得出∠C′AO′=∠CAO,再求出∠OAO′的度数即可解决问题.
【解答】解:∵∠BAC=50°,AO平分∠BAC,
∴∠CAO=25°.
由旋转可知,
∠C′AO′=∠CAO=25°.
又∵∠OAC′=100°,
∴∠OAO′=100°﹣25°=75°,
∴旋转的角度为75°.
故选:C.
知识点4 垂径定理
1.圆的对称性
圆是轴对称图形,也是中心对称图形,其对称轴是任意一条过原点的直线,对称中心是圆心.
2.垂径定理
垂径定理:垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧.
推论:平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.
注意:垂径定理中的五个元素——“过圆心”、“垂直弦”、“平分弦”、“平分优弧”、“平分劣弧”,构成知二推三.
【典例1】(2024•凉州区三模)如图,AB是⊙O的弦,半径OC⊥AB于点D,且AB=6 cm,OD=4 cm.则DC的长为( )
A.5 cm B.2.5 cm C.2 cm D.1 cm
【分析】首先连接OA,由半径OC⊥AB,AB=6cm,根据垂径定理的即可求得AD的长,然后利用勾股定理即可求得半径的长,继而求得DC的长.
【解答】解:连接OA,
∵半径OC⊥AB,
∴AD=BDAB6=3(cm),
∵OD=4cm,
∴OA5(cm),
∴OC=OA=5cm,
∴DC=OC﹣OD=5﹣4=1(cm).
故选:D.
【典例2】(2024•高邮市一模)如图,已知⊙O的半径为10,⊙O的一条弦AB=16,若⊙O内的一点P恰好在AB上,则线段OP的长度为整数的值有( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
【分析】连接OA,过点O作OP′⊥AB于点P′,根据垂径定理求出AP′,根据勾股定理求出OP′,求出OP的范围,计算即可.
【解答】解:如图,连接OA,过点O作OP′⊥AB于点P′,
则AP′AB=8,
由勾股定理得:OP′6,
则6≤OP<10,
∴线段OP的长度为整数的值有6、7、8、9共4个,
故选:C.
【典例3】(2024•武威三模)如图,⊙O的半径为5,弦AB=6,点C在弦AB上,延长CO交⊙O于点D,则CD的取值范围是( )
A.6≤CD≤8 B.8≤CD≤10 C.9<CD<10 D.9≤CD≤10
【分析】过O作OH⊥AB于H,由垂径定理得到BHAB=3,由勾股定理求出OH4,当C和H重合时,CD的最小值是4+5=9,当CD是圆直径时,CD的值最大是5×2=10,即可得到CD的取值范围.
【解答】解:过O作OH⊥AB于H,
∴BHAB6=3,
∵⊙O的半径为5,
∴OB=5,
∴OH4,
∴当C和H重合时,OC的最小值是4,CD的最小值是4+5=9,
当CD是圆直径时,CD的值最大是5×2=10,
∴CD的取值范围是9≤CD≤10.
故选:D.
【典例4】(2024•丛台区校级三模)如图,在⊙O中,满足,则下列对弦AB与弦CD大小关系表述正确的是( )
A.AB>2CD B.AB<2CD C.AB=2CD D.无法确定
【分析】如图,取AB弧的中点E,连接AE,EB.证明AE=EB=CD,再利用三角形的三边关系解决问题.
【解答】解:如图,取AB弧的中点E,连接AE,EB.
∵2,,
∴,
∴AE=EB=CD,
∵AE+EB>AB,
∴2CD>AB.
故选:B.
【典例5】(2024•碑林区校级模拟)如图,AB、CD是⊙O的弦,且AB=CD,若∠BOD=84°,则∠ACO的度数为( )
A.42° B.44° C.46° D.48°
【分析】根据圆心角、弧、弦的关系求出∠AOC=∠BOD=84°,再根据等腰三角形的性质求解即可.
【解答】解:如图,连接OA,
∵AB=CD,
∴,
∴,
∴,
∴∠AOC=∠BOD=84°,
∵OA=OC,
∴∠ACO=∠CAO(180°﹣∠AOC)(180°﹣84°)=48°,
故选:D.
知识点5 圆心角
1.圆心角定义
顶点在圆心的角叫做圆心角. 一条弧的度数等于它所对的圆心角的度数.
2.圆心角定理
在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦也相等.
推论:在同圆或等圆中,如果两条弧相等,那么它们所对的圆心角相等,所对的弦相等.
结论:在同圆或等圆中,两个圆心角、两条弧、两条弦中如果有一组量相等,则它们所对应的其余各组量也都分别相等.
【典例1】(2024•甘谷县三模)如图,AB是⊙O的直径,四边形ABCD内接于⊙O,若BC=CD=DA=4,则⊙O的周长为( )
A.4π B.6π C.8π D.9π
【分析】如图,连接OD、OC.根据圆心角、弧、弦的关系证得△AOD是等边三角形,则⊙O的半径长为BC=4cm;然后由圆的周长公式进行计算.
【解答】解:如图,连接OC、OD.
∵AB是⊙O的直径,四边形ABCD内接于⊙O,BC=CD=DA=4,
∴,
∴∠AOD=∠DOC=∠BOC=60°.
又OA=OD,
∴△AOD是等边三角形,
∴OA=AD=4,
∴⊙O的周长=2×4π=8π.
故选:C.
【典例2】(2024•丛台区校级三模)如图,在⊙O中,满足,则下列对弦AB与弦CD大小关系表述正确的是( )
A.AB>2CD B.AB<2CD C.AB=2CD D.无法确定
【分析】如图,取AB弧的中点E,连接AE,EB.证明AE=EB=CD,再利用三角形的三边关系解决问题.
【解答】解:如图,取AB弧的中点E,连接AE,EB.
∵2,,
∴,
∴AE=EB=CD,
∵AE+EB>AB,
∴2CD>AB.
故选:B.
【典例3】(2024•南京三模)如图,圆的两条弦AC、BD相交于点P,、的度数分别为α、β,∠APB的度数为γ,则α、β和γ之间的数量关系为 .
【分析】连接BC.求出∠ACB,∠DBC,再利用三角形的外角的性质求∠APB即可.
【解答】解:连接BC.
∵∠ACBα,∠DBCβ,
又∵∠APB=∠ACB+∠DBC,
∴γ(α+β),
故答案为γ(α+β).
【典例4】(2023秋•泗阳县月考)如图,OA,OB,OC是⊙O的半径,,点M,N分别是OA,OB的中点,CM与CN相等吗?为什么?
【分析】由OA,OB,OC是⊙O的半径,,根据弧与圆心角的关系,可得∠AOC=∠BOC,又由点M,N分别是OA,OB的中点,可得OM=ON,继而可证得△OCM≌△OCN(SAS),则可得MC=NC.
【解答】解:MC=NC,理由如下:
∵OA,OB,OC是⊙O的半径,,
∴∠AOC=∠BOC,
∵点M,N分别是OA,OB的中点,OA=OB,
∴OM=ON,
在△OCM和△OCN中,
,
∴△OCM≌△OCN(SAS),
∴MC=NC.
【典例5】(2023秋•拱墅区校级月考)如图,在⊙O中,,CD⊥AO于点D,CE⊥OB于点E.
(1)求证:AD=BE.
(2)若AD=DO,r=3,求CD长.
【分析】(1)连接OC,根据圆心角、弧、弦的关系定理得到∠AOC=∠BOC,根据角平分线的性质定理证明结论;
(2)求出OD,根据勾股定理即可求出CD.
【解答】(1)证明:连接OC,
∵,
∴∠AOC=∠BOC,又CD⊥OA,CE⊥OB,
∴CD=CE;
(2)解:∵AD=DO,r=3,
∴AD=DO,
∵CD⊥OA,
∴CD.
知识点6 圆周角
1.圆心角和圆周角
顶点在圆上,并且两边都和圆相交的角叫做圆周角.
2.圆周角定理
在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角都相等,且都等于它所对的圆心角的一半.
如图,.
3.圆周角定理推论
推论1:半圆(或直径)所对的圆周角是直角,的圆周角所对的弧(或弦)是半圆(或直径).
如图,是半圆(AB是直径),则
4.圆内接四边形
圆内接四边形的对角互补.
如图,四边形ABCD是的内接四边形,则,由推论2,我们可以得到圆内接四边形的外角等于内对角,如图,即
5.弧、弦、圆心角、圆周角、弦心距之间的关系
在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦相等,所对的弦心距也相等.
推论:在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦、两条弦的弦心距中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量分别相等.
总结:在同圆或等圆中,弧、弦、圆心角、圆周角和弦心距的关系.
1.弧、圆心角、圆周角可以转换,弧相等,则圆心角相等,圆周角相等;圆心角相等,则弧相等,圆周角相等.
2.弦和弦心距可以相互转化,弦相等,则弦心距相等;弦心距相等,弦相等.
3.弧和弦不可以相互转化,弧相等,则弦相等;弦相等,弧不一定相等,因为弧对应的弦只有一条,而弦对应的弧有两条.
【典例1】(2024春•青山区校级月考)如图,点A、B、C为⊙O上的三个点,∠BOC=2∠AOB,∠BAC=40°,则∠ACB的度数为( )
A.20° B.30° C.35° D.40°
【分析】根据圆周角定理即可得到结论.
【解答】解:∵∠BAC=40°,
∴∠BOC=2∠BAC=80°,
∵∠BOC=2∠AOB,
∴∠AOB=40°,
∴∠ACB∠AOB=20°.
故选:A.
【典例2】(2024•陆丰市模拟)如图,AB是⊙O的直径,点C,D,E在⊙O上,若∠ACE=20°,则∠BDE的度数为( )
A.90° B.100° C.110° D.120°
【分析】连接AD,根据圆周角定理及其推论,可分别求出∠ADB=90°,∠ADE=∠ACE=20°,即可求∠BDE的度数.
【解答】解:连接AD,
∵AB为⊙O的直径,
∴∠ADB=90°,
∵∠ACE=20°,
∴∠ADE=∠ACE=20°,
∴∠BDE=∠ADB+∠ADE=110°,
故选:C.
【典例3】(2023秋•南乐县期末)如图,BD是⊙O的直径,点A,C在⊙O上,,AC交BD于点G.若∠COD=130°,则∠AGB的度数为( )
A.99° B.108° C.110° D.117°
【分析】根据圆周角定理得到∠BAD=90°,∠DAC∠COD=65°,再由得到∠B=∠D=45°,然后根据三角形外角性质计算∠AGB的度数.
【解答】解:∵BD是⊙O的直径,
∴∠BAD=90°,
∵,
∴∠B=∠D=45°,
∵∠DAC∠COD130°=65°,
∴∠AGB=∠DAC+∠D=65°+45°=110°.
故选:C.
【典例4】(2024•海南)如图,AD是半圆O的直径,点B、C在半圆上,且,点P在上,若∠PCB=130°,则∠PBA等于( )
A.105° B.100° C.90° D.70°
【分析】连接OB、OC、OP.根据圆心角、弧、弦的关系证明△AOB、△BOC均是等边三角形,根据等腰三角形的性质求出∠COP,再由圆周角定理求出∠PBC,根据“∠PBA=∠ABC﹣∠PBC”求出∠PBA即可.
【解答】解:连接OB、OC、OP.
∵AD是半圆O的直径,
∴∠AOD=180°,
∵,
∴∠AOB=∠BOC=∠COD=60°,
∵OA=OB=OC,
∴△AOB、△BOC均是等边三角形,
∴∠ABO=∠CBO=∠BCO=60°,
∴∠ABC=∠ABO+∠CBO=120°,
∵OC=OP,
∴△COP是等腰三角形,
∵∠PCB=130°,
∴∠OPC=∠OCP=∠PCB﹣∠BCO=130°﹣60°=70°,
∴∠COP=180°﹣∠OPC﹣∠OCP=180°﹣70°﹣70°=40°,
∴∠PBC∠COP40°=20°,
∴∠PBA=∠ABC﹣∠PBC=120°﹣20°=100°.
故选:B.
【典例5】(2024•恩施市一模)如图,圆内接四边形ABCD中,∠BCD=105°,连接OB,OC,OD,BD,∠BOC=2∠COD.则∠CBD的度数是( )
A.20° B.25° C.30° D.35°
【分析】根据圆内接四边形的性质得出∠A+∠BCD=180°,求出∠A=75°,根据圆周角定理得出∠BOD=2∠A=150°,根据∠BOC=2∠COD求出∠COD=50°,根据圆周角定理得出∠CBDCOD即可.
【解答】解:∵四边形ABCD是⊙O的内接四边形,
∴∠A+∠BCD=180°,
∵∠BCD=105°,
∴∠A=75°,
∴∠BOD=2∠A=150°,
∵∠BOC=2∠COD,
∴∠COD50°,
∴∠CBDCOD=25°.
故选:B.
【典例6】(2024•山阳县三模)如图,四边形ABCD内接于⊙O,连接对角线AC与BD交于点E,且BD为⊙O的直径,已知∠BDC=40°,∠AEB=110°,则∠ABC的度数为( )
A.30° B.50° C.70° D.80°
【分析】根据圆周角定理得到∠BCD=90°,根据直角三角形的性质求出∠DBC,根据三角形内角和定理求出∠DCE,再根据圆周角定理计算即可.
【解答】解:∵BD为⊙O的直径,
∴∠BCD=90°,
∴∠DBC=90°﹣∠BDC=90°﹣40°=50°,
∵∠AEB=110°,
∴∠DEC=∠AEB=110°,
∵∠BDC=40°,
∴∠DCE=180°﹣110°﹣40°=30°,
由圆周角定理得:∠ABD=∠DCE=30°,
∴∠ABC=∠ABD+∠DBC=30°+50°=80°,
故选:D.
【典例7】(2024•驿城区模拟)如图,∠DAE是圆O内接四边形ABCD的一个外角,若∠DAE=58°,那么∠BOD的度数是( )
A.58° B.96° C.106° D.116°
【分析】根据圆内接四边形对角互补和平角的定义证明∠C=∠DAE=58°,则由圆周角定理可得∠BOD=2∠C=116°.
【解答】解:∵四边形ABCD是圆内接四边形,
∴∠C+∠BAD=180°,
∵∠DAE+∠BAD=180°,
∴∠C=∠DAE=58°,
∴∠BOD=2∠C=116°,
故选:D.
知识点7 正多边形与圆
1.正多边形的有关概念:
(1)正多边形的外接圆的圆心叫做正多边形的中心;
(2)正多边形的外接圆的半径叫做正多边形的半径;
(3)正多边形每一边所对的圆心角叫做正多边形的中心角;
(4)正多边形中心到一边的距离叫做正多边形的边心距.
2.正多边形的性质:
(1)正多边形的一个内角等于
(2)中心角:
(3)正多边形的中心角等于外角的度数.
【典例1】(2024•石狮市模拟)如图,⊙O是正五边形ABCDE的内切圆,分别切AB,CD于点M,N,P是优弧MN上的一点,则∠MPN的度数为( )
A.55° B.60° C.72° D.80°
【分析】先根据正多边形内角和公式求出∠B=∠C=108°,根据切线的定义得出∠OMB=∠ONC=90°,进而可得∠MON,再根据圆周角定理可得.
【解答】解:∵五边形ABCDE是正五边形,
∴,
∵⊙O切AB,CD于点M,N,
∴∠OMB=∠ONC=90°,
又∵五边形BMONC的内角和为(5﹣2)×180°=540°,
∴∠MON=540°﹣∠OMB﹣∠ONC﹣∠B﹣∠C=144°,
∴,
故选:C.
【典例2】(2024•东莞市三模)如图,A、B、C、D为一个正多边形的顶点,O为正多边形的中心.若∠ADB=20°,则这个正多边形的边数为( )
A.7 B.8 C.9 D.10
【分析】连接OA,OB,根据圆周角定理得到∠AOB=2∠ADB=40°,即可得到结论.
【解答】解:连接OA,OB,
∵A、B、C、D为一个正多边形的顶点,O为正多边形的中心,
∴点A、B、C、D在以点O为圆心,OA为半径的同一个圆上,
∵∠ADB=20°,
∴∠AOB=2∠ADB=40°,
∴这个正多边形的边数9.
故选:C.
【典例3】(2024•凤台县三模)如图,正三角形ABC和正六边形ADBECF都内接于⊙O,连接OC,则∠ACO+∠ABE=( )
A.90° B.100° C.110° D.120°
【分析】先求解,,再进一步结合等腰三角形的性质求解即可.
【解答】解:如图,连接AO,
∵正三角形ABC,
∴,
∵OA=OC,
∴,
∵正六边形ADBECF,
∴,DA=DB,
∴,
∴∠ABE=120°﹣30°=90°,
∴∠ACO+∠ABE=90°+30°=120°,
故选:D.
知识点8 弧长和扇形面积
①弧长公式:如果弧长为l,圆心角度数为n°,圆的半径为R,则=
对于公式中出现的三个量l,n,R,只要知道其中的两个量,就能求出第三个量.
②由组成圆心角的两条半径和圆心角所对的弧所围成的图形叫做扇形.
③扇形面积公式:如果设圆心角度数为n°的扇形面积为S,圆的半径为R,那么扇形的面积S==
用弧长和半径R表示扇形面积:S=lR
注意:
①在弧长的计算公式中,n是表示1的圆心角的倍数,n和180都不要带单位.
②若圆心角的单位不全是度,则需先化为度后再计算弧长.
③正确区分弧、弧的度数、弧长三个概念,度数相等的弧,弧长不一定相等,弧长相等的弧不一定是等弧,只有在同圆或等圆中,才有等弧的概念,才是三者的统一.
【典例1】(2024•宿迁模拟)如图,在半径为6的⊙O中,弦AB⊥CD于点E,若∠A=30°,则的长为( )
A.8π B.5π C.4π D.6π
【分析】连接OA、OC,根据直角三角形的性质求出∠ADC,根据圆周角定理求出∠AOC,再根据弧长公式计算吗,得到答案.
【解答】解:连接OA、OC,
∵AB⊥CD,∠A=30°,
∴∠ADC=90°﹣∠A=60°,
由圆周角定理得:∠AOC=2∠ADC=120°,
∴的长为:4π,
故选:C.
【典例2】(2024•惠州模拟)如图,四边形ABCD是⊙O的内接四边形,∠B=60°,∠ACD=40°,若⊙O的半径为5,则的长为( )
A. B. C.π D.
【分析】根据圆周角的性质,计算出弧DC所对的圆心角度数,按照公式求出弧长即可.
【解答】解:连接OA、OD、OC,
∵∠B=60°,∠ACD=40°.
∴∠AOC=2∠B=120°,∠AOD=2∠ACD=80°,
∴∠DOC=∠AOC﹣∠AOD=40°,
∴的长π.
故选:B.
【典例3】(2023秋•海安市期末)如图,AB是⊙O的直径,CD是弦,AB⊥CD于点E.
(1)求证:∠BCO=∠D;
(2)若,∠D=30°,求阴影部分的面积.
【分析】(1)由OB=OC,利用等边对等角得到一对角相等,再由同弧所对的圆周角相等得到一对角相等,等量代换即可得证;
(2)利用垂径定理和勾股定理求出OE和OB的长,根据两边关系得到圆心角度数,利用扇形面积减去三角形面积即可求得结果.
【解答】(1)证明:∵OB=OC,
∴∠BCO=∠B,
∵∠B=∠D,
∴∠BCO=∠D;
(2)解:∵,∠D=30°,∠B=∠D,AB⊥CD,
∴∠B=30°,CECD=2,∠CEB=90°,
∴BC=4,∠COE=2∠B=60°,
∴BE6,∠OCE=30°,
∴OC=2OE,
∴OEBE=2,OB=4,
∴阴影部分的面积为:2×22.
【典例4】(2024•沿河县一模)如图,已知AB是⊙O的直径,点C,D在⊙O上,∠D=60°且AB=6,过点O作OE⊥AC交⊙O于点F,垂足为E.
(1)∠CAB的度数为 ;
(2)求OE的长;
(3)求阴影部分的面积.
【分析】(1)由圆周角定理得到∠ACB=90°,∠B=∠D=60°,由直角三角形的性质得到∠CAB=90°﹣∠B=30°;
(2)由AB=6,得到OA=3,由直角三角形的性质得到OEOA;
(3)由△OEC≌△FEA(SAS),得到阴影的面积=扇形OCF的面积,求出扇形OCF的面积即可.
【解答】解:(1)∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
∵∠B=∠D=60°
∴∠CAB=90°﹣∠B=30°.
故答案为:30°.
(2)∵AB=6,
∴OA=OCAB=3,
∵OF⊥AC,
∴∠AEO=90°,
∵∠BAC=30°,
∴OEOA=1.5;
(3)∵∠AEO=90°,∠CAB=30°,
∴∠AOE=60°,
∵OF=OA,
∴△OAF是等边三角形,
∴OE=EF,∠AOF=60°,
∵∠CEO=∠AEF=90°,
∴△OEC≌△FEA(SAS),
∴阴影的面积=扇形OCF的面积,
∵∠B=60°,OC=OB,
∴△OBC是等边三角形,
∴∠BOC=60°,
∴∠COF=180°﹣∠AOF﹣∠BOC=60°,
∴扇形OCF的面积.
∴阴影的面积.
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