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专题练测2
圆的证明与计算
2024宁夏数学
1.(2022·济南) 已知:如图,AB为⊙O的直径,CD与⊙O相切于点C,交AB延长线于点D,连接AC,BC,∠D=30°,CE平分∠ACB交⊙O于点E,过点B作BF⊥CE,垂足为点F.
(1)求证:CA=CD;
证明:连接OC.
∵CD与⊙O相切于点C,∴∠OCD=90°.
∵∠D=30°,∴∠COD=90°-∠D=60°.
∴∠A=∠COD=30°.
∴∠A=∠D=30°.∴CA=CD.
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(2)若AB=12,求线段BF的长.
解:∵AB为⊙O的直径,∴∠ACB=90°.
∵∠A=30°,AB=12,∴BC=AB=6.
∵CE平分∠ACB,∴∠BCE=∠ACB=45°.
∵BF⊥CE,∴∠BFC=90°.
∴BF=BC·sin 45°=6×.
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2.(2022·成都) 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,以BC为直径作⊙O,交AB边于点D,在上取一点E,使,连接DE,作射线CE交AB边于点F.
(1)求证:∠A=∠ACF;
证明:∵,∴∠BCF=∠FBC.
∵∠ACB=90°,
∴∠A+∠FBC=90°,∠ACF+∠BCF=90°.
∴∠A=∠ACF.
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(2)若AC=8,cos ∠ACF=,求BF及DE的长.
解:连接CD.
∵∠B=∠BCF,∠A=∠ACF,
∴AF=CF,BF=CF.∴AF=BF= AB.
∵cos ∠ACF=cos A=,AC=8,
∴AB=10.∴BF=5.
∵BC==6,
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∴sin A=.
∵BC是⊙O的直径,∴∠BDC=90°.
∴∠B+∠BCD=90°.∴∠A=∠BCD.
∴sin ∠BCD=.
∴BD=.∴DF=BF-BD=.
∵∠FDE=∠BCE,∠B=∠BCE,
∴∠FDE=∠B.∴DE∥BC.
∴△FDE∽△FBC,∴.∴DE=.
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3.(2022·银川市兴庆区校级一模) 如图,在等腰△ABC中,AC=BC=10,AB=12.以BC为直径作⊙O交AB于点D,交AC于点G,过点D作EF⊥AC,EF交AC于点F,交CB的延长线于点E.
(1)求证:ED是⊙O的切线;
证明:连接OD,CD.
∵BC为⊙O的直径,
∴∠BDC=90°,即CD⊥AB.
∵AC=BC,AB=12,
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∴AD=BD=6,即点D为AB的中点.
∵O为BC的中点,
∴OD为△ABC的中位线.
∴OD∥AC.
∵DF⊥AC,∴OD⊥ED.
∵OD是⊙O的半径,
∴ED是⊙O的切线.
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(2)求的值.
解:过点D作DM⊥BC于点M.
∵OD⊥EF,∴∠DMO=∠ODE=90°.
∴∠E=∠ODM=90°-∠DOM.
∵BO=CO=DO,BC=AC=10,
∴OD=OB=AC=5.
设OM=x,则BM=5-x.
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在Rt△DMO和Rt△DMB中,由勾股定理,
得DM2=DO2-OM2=BD2-BM2,
即52-x2=62-(5-x)2.
解得x=,即OM=.
∴=sin E=sin ∠ODM=.
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4.(2022·株洲) 如图,△ABC的顶点A,B在⊙O上,顶点C在⊙O外,边AC与⊙O相交于点D,∠BAC=45°,连接OB,OD,已知OD∥BC.
(1)求证:直线BC是⊙O的切线;
证明:∵∠BAC=45°,
∴∠BOD=2∠BAC=90°.
∵OD∥BC,∴∠OBC=180°-∠BOD=90°.
∴OB⊥BC.
又∵OB是⊙O的半径,
∴直线BC是⊙O的切线.
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(2)若线段OD与线段AB相交于点E,连接BD.
①求证:△ABD∽△DBE;
证明:由(1)知∠BOD=90°.
∵OB=OD,∴△BOD是等腰直角三角形.
∴∠BDE=45°=∠BAD.
又∵∠DBE=∠ABD,
∴△ABD∽△DBE.
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②若AB·BE=6,求⊙O的半径的长度.
解:由①知:△ABD∽△DBE,∴.
∴BD2=AB·BE.
∵AB·BE=6,∴BD2=6.∴BD=.
∵△BOD是等腰直角三角形,
∴OB=BD·sin ∠BDO=.
∴⊙O的半径的长度为 .
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5.(2022·新疆) 如图,⊙O是△ABC的外接圆,AB是⊙O的直径,点D在⊙O上,AC=CD,连接AD,延长DB交过点C的切线于点E.
(1)求证:∠ABC=∠CAD;
证明:∵AC=CD,
∴∠CAD=∠ADC.
∵∠ABC=∠ADC,∴∠ABC=∠CAD.
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(2)求证:BE⊥CE;
证明:连接OC.
∵CE与⊙O相切于点C,
∴∠OCE=90°.
∵四边形ADBC是圆内接四边形,
∴∠CAD+∠DBC=180°.
∵∠DBC+∠CBE=180°,
∴∠CAD=∠CBE.
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∵∠ABC=∠CAD,∴∠CBE=∠ABC.
∵OB=OC,∴∠OCB=∠ABC.
∴∠OCB=∠CBE.
∴OC∥BE.
∴∠E=180°-∠OCE=90°.
∴BE⊥CE.
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(3)若AC=4,BC=3,求DB的长.
解:∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°.
∵AC=4,BC=3,
∴AB==5.
∵∠ACB=∠E=90°,∠CAB=∠CDB,
∴△ACB∽△DEC.
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∴,即.
∴DE=.
∵∠CBE=∠ABC,∠ACB=∠E=90°,
∴△ACB∽△CEB.
∴,即,
∴BE=.
∴DB=DE-BE=.
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6.(2023·衡阳) 如图,AB是⊙O的直径,AC是一条弦,D是弧AC的中点,DE⊥AB于点E,交AC于点F,交⊙O于点H,DB交AC于点G.
(1)求证:AF=DF;
证明:∵D是弧AC的中点,∴.
∵AB⊥DH,且AB是⊙O的直径,
∴.∴.
∴∠ADH=∠CAD.∴AF=DF.
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(2)若AF=,sin ∠ABD=,求⊙O的半径.
解:∵AB是⊙O的直径,
∴∠ADB=90°.∴∠DAB+∠B=90°.
∵∠DAE+∠ADE=90°,∴∠ADE=∠B.
∴sin ∠ADE=.∴tan ∠ADE=.
设AE=x,则DE=2x.
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∵DF=AF=,∴EF=2x-.
∵AE2+EF2=AF2,∴x=2.
∴AD=.∴AB==10.
∴⊙O的半径为5.
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7.(2023·河北)装有水的水槽放置在水平台面上,其横截面是以AB为直径的半圆O,AB=50 cm,如图1和图2所示,MN为水面截线,GH为台面截线,MN∥GH.
(1)计算:在图1中,已知MN=48 cm,作OC⊥MN于点C.求OC的长.
操作:将图1中的水槽沿GH向右作无滑动的滚动,使水流出一部分,当∠ANM=30°时停止滚动.如图2.其中,半圆的中点为Q,GH与半圆的切点为E,连接OE交MN于点D.
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解:连接OM.
∵O为圆心,OC⊥MN于点C,MN=48 cm,
∴MC=MN=24 cm.
∵AB=50 cm,∴OM=AB=25 cm.
在Rt△OMC中,
OC==7(cm).
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探究:在图2中.
(2)操作后水面高度下降了多少?
解:∵GH与半圆的切点为E,∴OE⊥GH.
∵MN∥GH,∴OE⊥MN于点D.
∵∠ANM=30°,ON=25 cm,
∴OD= cm.
∴操作后水面高度下降高度为(cm).
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(3)连接OQ并延长交GH于点F,求线段EF与的长度,并比较大小.
解:∵OE⊥MN于点D,∠ANM=30°,
∴∠DOB=60°.
∵半圆的中点为Q,∴.
∴∠QOB=90°.∴∠QOE=30°.
∴EF=tan ∠QOE·OE=(cm),
的长为(cm).
∵π=>0,∴EF>.
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8.(2023·岳阳改编)如图,在⊙O中,AB为直径,BD为弦,C为的中点,以C为切点的切线与AB的延长线交于点E.
(1)若∠A=30°,AB=6,求的长(结果保留π);
解:连接OC.
∵∠A=30°,AB=6,∴∠BOC=60°,OB=3.
∴的长为=π.
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(2)若,求的值.
解:∵点C为的中点,∴.∴OC⊥BD.
又∵EC是⊙O的切线,∴OC⊥EC.∴EC∥BD.
∵,∴.
设EB=x,则AB=3x,BO=OC==4x,
∴CE==2x.
∴.
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