内容正文:
24.1.2 垂直于弦的直径
1.圆的对称性
圆是轴对称图形,它的对称轴有 条,任何一条 所在的直线都是它的对称轴.
2.垂径定理及推论
(1)垂直于弦的直径 弦,并且 弦所对的两条弧.
(2) 弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且 弦所对的两条弧.
【温馨提示】“平分弦的直径垂直于弦”是假命题.
无数
直径
平分
平分
平分
平分
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知识点一 圆的对称性
1.圆的对称轴有( )
A.0条 B.1条
C.2条 D.无数条
2.下列结论正确的是( )
A.经过圆心的直线是圆的对称轴
B.直径是圆的对称轴
C.与圆相交的直线是圆的对称轴
D.与直径相交的直线是圆的对称轴
D
A
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知识点二 垂径定理及其推论
3.如图,AB是☉O的直径,弦CD⊥AB,垂足为M,下列结论不成立的是( )
A.CM=DM B.=
C.∠ACD=∠ADC D.OM=MD
4.如图,AB是☉O的直径,弦CD⊥AB于点E,若AB=10,AE=1,则弦CD的长是( )
A.5 B.6
C.7 D.8
【变式】如图,AB是☉O的直径,弦CD⊥AB,垂足为E,若BE=CD=8,则☉O的半径的长是( )
A.5 B.4
C.3 D.2
D
B
A
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5.如图,☉O的直径为10,弦AB的长为6,P为弦AB上的动点,则线段OP长的取值范围
是( )
A.3≤OP≤5
B.4<OP<5
C.4≤OP≤5
D.3<OP<5
6.如图,以点P为圆心的圆弧与x轴交于A,B两点,点P的坐标为(4,4),点A的坐标为(2,0),则点B的坐标为 .
C
(6,0)
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7.如图,AB是☉O的直径,CD为弦,AB⊥CD,垂足为H,连接BC,BD.
(1)求证:BC=BD.
(2)已知CD=6,OH=2,求☉O的半径长.
名师点睛
垂径定理常作的辅助线:
一是过圆心作弦的垂线,二是连接圆心和弦的一端(即半径),这样把半径、圆心到弦的距离、弦的一半构建在一个直角三角形中,运用勾股定理求解.
(1)证明:∵AB是☉O的直径,CD为弦,AB⊥CD,
∴CH=DH,∴AB垂直平分CD,∴BC=BD.
(2)解:连接OC(图略),∵AB是☉O的直径,CD为弦,AB⊥CD,CD=6,
∴CH=3,∴OC===.
即☉O的半径长为.
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知识点三 垂径定理及其推论的应用
8.如图,石拱桥的桥顶到水面的距离CD为8 m,桥拱半径OC为5 m,则水面宽AB为( )
A.4 m B.5 m
C.6 m D.8 m
9.一条排水管的截面如图所示,已知排水管的半径OB=10,水面宽AB=16,则排水管中的水最深是 .
D
4
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10.一块圆形宣传标志牌如图所示,点A,B,C在☉O上,CD垂直平分AB于点D.现测得AB=8 dm,DC=2 dm,求圆形标志牌的半径.
名师点睛
应用垂径定理解决实际问题时,常连接半径或作垂直于弦的半径(或弦心距),构造出直角三角形,然后利用勾股定理列出方程,解方程求出未知线段的长度.
解:圆形标志牌的半径为5 dm.
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易错点 用垂径定理求解时考虑不全面
11.AB,CD是直径为26的☉O中的两条平行弦,且AB=10,CD=24,则这两条平行弦之间的距离为 .
易错提醒
利用垂径定理求解无图的计算问题时,要考虑多解的可能性,必要时画出图形帮助求解,防止漏解.
7或17
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【能力提升】
1.如图,在△ABC中,已知∠ACB=130°,∠BAC=20°,BC=2,以点C为圆心,CB为半径的圆交AB于点D,则BD的长为( )
A. B.2
C. D.4
2.(广西中考)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,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( )
A.20 m B.28 m
C.35 m D.40 m
B
B
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3.已知☉O的直径CD=10 cm,AB是☉O的弦,AB⊥CD,垂足为M,且AB=8 cm,则AC的长为( )
A.2 cm B.4 cm
C.2 cm或4 cm D.2或4 cm
4.文化广场周围有一些大理石球.小明想知道其中一个球的半径,于是找了两块厚10 cm的砖塞在球的两侧(如图),并量得两砖之间的距离是60 cm.请你利用所学的几何知识,求出大理石球的半径(要写出计算过程).
C
解:根据题意可以建立圆中垂径定理的模型如图:
AC=60 cm,BD=10 cm,设半径为r cm,
∵OB⊥AC,
∴AD=AC=30 cm,
在Rt△ADO中,AD2+OD2=OA2,
可得302+(r-10)2=r2,
解得r=50.
答:大理石球的半径为50 cm.
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5.如图,∠PAC=30°,在射线AC上顺次截取AD=3 cm,DB=10 cm,以DB为直径作☉O交射线AP于E,F两点,求线段EF的长.
解:过点O作OH⊥EF于点H,连接OF,
如图,则EH=FH.
在Rt△AOH中,AO=AD+OD=3+5=8(cm),∠A=30°,
则OH=OA=4(cm).
在Rt△OHF中,OH=4 cm,OF=5 cm,
∴HF==3(cm),
则EF=2HF=6 cm.
∴线段EF的长是6 cm.
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【素养闯关】
6.如图,有一座圆弧形拱桥,它的跨度AB为60 m,拱高PM为18 m,当洪水泛滥到跨度只有30 m时,就要采取紧急措施,若某次洪水中,拱顶离水面只有4 m,即PN=4 m时,试通过计算说明是否需要采取紧急措施.
解:设圆弧所在圆的圆心为O,连接OA,OA',设半径为x m,
则OA=OA'=OP,
由垂径定理可知AM=BM,A'N=B'N,
∵AB=60 m,∴AM=30 m,且OM=OP-PM=(x-18)m.
在Rt△AOM中,由勾股定理可得AO2=OM2+AM2,
即x2=(x-18)2+302,解得x=34,
∴ON=OP-PN=34-4=30(m).
在Rt△A'ON中,由勾股定理可得A'N===16(m),
∴A'B'=32 m>30 m,
∴不需要采取紧急措施.
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