第23讲 直线与圆的位置关系 讲义 2025年中考数学第一轮专题复习

2025-02-18
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浙教版中考数学第一轮专题复习讲义 第六单元 圆 《第23讲 直线与圆的位置关系》 【知识梳理】 1.直线与圆的位置关系 (1)在同一平面内,直线与圆的位置关系有三种,分别是 相离 、 相切 、 相交 .  (2)用定义法判断: 直线l与☉O没有公共点⇔直线l与☉O 相离 ;  直线l与☉O有唯一公共点⇔直线l与☉O 相切 ;  直线l与☉O有两个公共点⇔直线l与☉O 相交 .  (3)d,r比较法:如果☉O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d,那么, d<r⇔直线l与☉O 相交 ;  d=r⇔直线l与☉O 相切   d>r⇔直线l与☉O 相离 .  2.圆的切线的性质 (1)性质:经过 切点 的半径垂直于圆的切线.  (2)推论: ①经过圆心且垂直于切线的直线必过 切点   ②经过切点且垂直于切线的直线必过 圆心 .  3.圆的切线的判定 判定定理:经过半径的外端并且 垂直 这条半径的直线是圆的切线.  4.切线长定理 (1)切线长:从圆外一点作圆的 切线 ,通常我们把圆外这一点到 切点 间的线段的长叫做切线长.  (2)切线长定理:过圆外一点所作的圆的两条切线长 相等 .  5.三角形的内切圆 (1)定义:与三角形三边都相切的圆叫做三角形的 内切圆 ,圆心叫做三角形的 内心 ,三角形叫做圆的外切三角形.  (2)三角形的内心是三角形的三条 角平分线 的交点.  【考题探究】 类型一 直线与圆的位置关系 【例1】已知平面内有☉O和点A,B,若☉O的半径为2 cm,线段OA=3 cm,OB=2 cm,则直线AB与☉O的位置关系是( D ) A.相离 B.相交 C.相切 D.相交或相切 【解析】 ∵☉O的半径为2 cm,线段OA=3 cm,OB=2 cm, ∴点A到圆心O的距离大于圆的半径,点B到圆心O的距离等于圆的半径, ∴点A在☉O外,点B在☉O上, ∴直线AB与☉O的位置关系是相交或相切. 变式1 [易错题]已知☉O的半径为2,直线l上有一点P满足PO=2,则直线l与☉O的位置关系是( D ) A.相切 B.相离 C.相离或相切 D.相切或相交 【解析】 当OP垂直于直线l时,即圆心O到直线l的距离d=2=r时,☉O与直线l相切; 当OP不垂直于直线l时,即圆心O到直线l的距离d<2=r时,☉O与直线l相交. 综上所述,直线l与☉O的位置关系是相切或相交. 类型二 切线的性质 【例2】[2024·浙江]如图,AB是☉O的直径,AC与☉O相切,A为切点,连结BC.已知∠ACB=50°,则∠B的度数为 40 °.  典例2图 变式2-1 [2023·金华]如图,点A在第一象限内,☉A与x轴相切于点B,与y轴相交于点C,D.连结AB,过点A作AH⊥CD于点H. (1)求证:四边形ABOH为矩形. (2)已知☉A的半径为4,OB=,求弦CD的长. 变式2-1图 变式2-1答图 解:(1)∵☉A与x轴相切于点B, ∴AB⊥x轴. 又∵AH⊥CD,HO⊥OB, ∴∠AHO=∠HOB=∠OBA=90°, ∴四边形ABOH是矩形. (2)如答图,连结AC. ∵四边形ABOH是矩形, ∴AH=OB=. 在Rt△AHC中,CH2=AC2-AH2, ∴CH==3. ∵点A为圆心,AH⊥CD, ∴CD=2CH=6. 变式2-2 [2023·绍兴]如图,AB是☉O的直径,C是☉O上一点,过点C作☉O的切线CD,交AB的延长线于点D,过点A作AE⊥CD,交DC的延长线于点E. (1)若∠EAC=25°,求∠ACD的度数. (2)若OB=2,BD=1,求CE的长. 变式2-2图 解:(1)∵AE⊥CD, ∴∠AEC=90°, ∴∠ACD=∠AEC+∠EAC=90°+25°=115°. (2)∵CD是☉O的切线,OC是☉O的半径, ∴∠OCD=90°. 在Rt△OCD中,OC=OB=2,OD=OB+BD=3, ∴CD=. ∵∠OCD=∠AEC=90°, ∴OC∥AE, ∴,即, ∴CE=. 变式2-3 如图,已知在Rt△ABC中,∠C=Rt∠,D是AB边上一点,以BD为直径的半圆O与边AC相切,切点为E,过点O作OF⊥BC,垂足为F. (1)求证:OF=EC. (2)若∠A=30°,BD=2,求AD的长. 变式2-3图 解:(1)如答图,连结OE. 变式2-3答图 ∵AC是☉O的切线,切点为E,∴OE⊥AC, ∴∠OEC=90°. ∵OF⊥BC,∠C=90°, ∴∠OFC=∠C=90°=∠OEC, ∴四边形OECF是矩形,∴OF=EC. (2)∵BD=2,∴OE=OD=BD=1. ∵∠A=30°,OE⊥AC,∴AO=2OE=2, ∴AD=AO-OD=1. 类型三 切线的判定 角度1 直线与圆公共点已知,连半径,证垂直 【例3】[通过平行证垂直][2023·随州节选]如图,AB是☉O的直径,点E,C在☉O上,C是的中点,AE垂直于过点C的直线,垂足为D,AB的延长线交直线DC于点F.求证:DC是☉O的切线. 典例3图 典例3答图 证明:如答图,连结OC. ∵AD⊥DF,∴∠D=90°. ∵C是的中点, ∴, ∴∠DAC=∠CAB. ∵OA=OC, ∴∠CAB=∠OCA,∴∠DAC=∠OCA, ∴AD∥OC,∴∠OCF=∠D=90°. 又∵OC是☉O的半径, ∴DC是☉O的切线. 变式3 [等角代换]如图,在△ABC中,CA=CB,BC与☉A相切于点D,过点A作AC的垂线,交CB的延长线于点E,交☉A于点F,连结BF. (1)求证:BF是☉A的切线. (2)若BE=5,AC=20,求EF的长. 变式3图 变式3答图 解:(1)如答图,连结AD. ∵CA=CB,∴∠CAB=∠ABC. ∵AE⊥AC,∴∠CAB+∠EAB=90°. ∵☉A切BC于点D,∴∠ADB=90°, ∴∠ABD+∠BAD=90°,∴∠BAE=∠BAD. 又∵AB=AB,AF=AD, ∴△ABF≌△ABD(SAS), ∴∠AFB=∠ADB=90°,∴BF是☉A的切线. (2)由(1),得∠AFB=90°=∠FAC, ∴FB∥AC, ∴△BEF∽△CEA,∴. 又∵CB=CA=20,BE=5, ∴,∴BF=4, ∴EF==3. 角度2 直线与圆公共点未知,作垂直,证半径 【例4】如图,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 .  (2)求证:AC是☉O的切线. 典例4图 典例4答图 解:(2)如答图,过点O作OE⊥AC于点E,连结OA. ∵AB=AC,O为底边BC的中点, ∴AO为∠BAC的平分线. ∵OD⊥AB,OE⊥AC, ∴OD=OE. ∵OD为☉O的半径, ∴OE为☉O的半径, ∴AC是☉O的切线. 变式4 [2023·广西]如图,PO平分∠APD,PA与☉O相切于点A,延长AO交PD于点C,过点O作OB⊥PD,垂足为B. (1)求证:PB是☉O的切线. (2)若☉O的半径为4,OC=5,求PA的长. 变式4图 解:(1)∵PA与☉O相切于点A,且OA是☉O的半径, ∴PA⊥OA. ∵PO平分∠APD,OB⊥PD,OA⊥PA, ∴OB=OA,∴点B在☉O上. ∵OB是☉O的半径,且PB⊥OB, ∴PB是☉O的切线. (2)∵OA=OB=4,OC=5, ∴AC=OA+OC=9. ∵∠OBC=90°, ∴BC==3. ∵∠A=90°,∠BCO=∠ACP, ∴=tan∠ACP=, ∴PA=AC=12. 类型四 切线长定理的运用 【例5】如图是不倒翁的主视图,不倒翁的圆形脸恰好与帽子边沿PA,PB分别相切于点A,B,不倒翁的鼻尖正好是圆心O.若∠OAB=28°,则∠APB的度数为( C ) 典例5图 A.28° B.50° C.56° D.62° 【解析】 ∵PA,PB分别切☉O于点A,B, ∴PA=PB,OA⊥PA, ∴∠PBA=∠PAB=90°-∠OAB=90°-28°=62°, ∴∠APB=180°-∠PBA-∠PAB=56°. 变式5 [2024·婺城区模拟]把直尺、圆片和两个同样大小的含30°角的直角三角尺按图所示的方式放置,两三角尺的斜边与圆分别相切于点B,C.若AB=4,则的长为  2π .  变式5图 变式5答图 【解析】 如答图,连结OC,OB. ∵两三角尺的斜边与圆分别相切于点B,C, ∴∠OCA=∠OBA=90°,OC=OB. ∵∠CAB=180°-60°-30°=90°, ∴四边形ABOC是正方形, ∴∠BOC=90°,OB=AB=4, ∴的长==2π. 类型五 三角形的内切圆与内心 【例6】[2024·滨州]刘徽(今山东滨州人)是魏晋时期我国伟大的数学家,中国古典数学理论的奠基者之一,被誉为“世界古代数学泰斗”.刘徽在注释《九章算术》时十分重视一题多解,其中最典型的是勾股容方和勾股容圆公式的推导,他给出了内切圆直径的多种表达形式.如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AB,BC,CA的长分别为c,a,b,则可以用含c,a,b的式子表示出△ABC的内切圆直径d,下列表达式错误的是( D ) A.d=a+b-c B.d= C.d= D.d=|(a-b)(c-b)| 典例6图 典例6答图 【解析】 如答图,过点O作OE⊥AC于点E,OD⊥BC于点D,OF⊥AB于点F, 易证四边形OECD是正方形. 设OE=OD=OF=r,则EC=CD=r, ∴AE=AF=b-r,BD=BF=a-r. ∵AF+BF=AB,∴b-r+a-r=c, ∴r=,∴d=a+b-c,A正确. ∵S△ABC=S△AOC+S△BOC+S△AOB, ∴ab=ar+br+cr,∴ab=r(a+b+c), ∴r=,即d=,B正确. ∵d=a+b-c, ∴(a+b-c)2=(a+b)2-2c(a+b)+c2=a2+2ab+b2-2ac-2bc+c2. 又∵a2+b2=c2, ∴d2=2c2+2ab-2ac-2bc=2(c2+ab-ac-bc)=2[(c2-ac)+b(a-c)]=2(c-a)(c-b), ∴d=,C正确. 已知条件无法推出d=|(a-b)(c-b)|,D错误. 变式6-1 [经典题]如图,在扇形CAB中,CD⊥AB,垂足为D,☉E是△ACD的内切圆,连结AE,BE,则∠AEB的度数为 135 °.  变式6-1图 变式6-1答图 【解析】 方法一:如答图,连结EC. ∵CD⊥AB,∴∠ADC=90°. ∵点E是△ADC的内心, ∴易得∠AEC=90°+∠ADC=90°+×90°=135°,∠EAC=∠EAB. 在△AEC和△AEB中,∵ ∴△AEC≌△AEB(SAS), ∴∠AEB=∠AEC=135°. 方法二:如答图,连结CE,设CD与BE相交于F,则∠EFC=∠BFD. ∵CD⊥AB,∴∠CDB=90°. ∵点E是△ADC的内心, ∴∠ACE=∠DCE,∠EAC=∠EAB. 同方法一可证△AEC≌△AEB, ∴∠EBA=∠ECA,∠AEC=∠AEB, ∴∠EBA=∠ECD, ∴∠CEF=∠FDB=90°, ∴∠AEC+∠AEB=360°-90°=270°, ∴∠AEB=×270°=135°. 变式6-2 [2024·自贡]在Rt△ABC中,∠C=90°,☉O是△ABC的内切圆,切点分别为D,E,F. (1)图1中三组相等的线段分别是CE=CF,AF= AD ,BD= BE ;若AC=3,BC=4,则☉O半径长为 1 .  (2)如图2,延长AC到点M,使AM=AB,过点M作MN⊥AB于点N.求证:MN是☉O的切线. 变式6-2图 解:(2)如答图,过点O作OH⊥MN于点H,连结OD,OE,OF. 变式6-2答图 ∵∠ANM=90°=∠ACB,∠A=∠A,AM=AB, ∴△AMN≌△ABC(AAS),∴AN=AC. 又∵AD=AF,∴AN-AD=AC-AF,即DN=CF, 易证四边形ECFO是正方形,∴CF=OE, ∴DN=OE. ∵∠ANM=90°=∠ODN=∠OHN, ∴四边形OHND是矩形,∴OH=DN, ∴OH=OE,即OH是☉O的半径. 又∵OH⊥MN,∴MN是☉O的切线. 【课后作业】 1.[2024·山西]如图,已知△ABC,以AB为直径的☉O交BC于点D,与AC相切于点A,连结OD.若∠AOD=80°,则∠C的度数为( D ) 第1题图 A.30° B.40° C.45° D.50° 2.[2023·重庆A卷]如图,AC是☉O的切线,B为切点,连结OA,OC.若∠A=30°,AB=2,BC=3,则OC的长度为( C ) A.3 B.2 C. D.6 第2题图 第2题答图 【解析】 如答图,连结OB. ∵AC是☉O的切线,∴OB⊥AC, ∴∠ABO=∠CBO=90°. 又∵∠A=30°,AB=2 ,∴OB=AB=2. 又∵BC=3,∴OC= . 3.[2024·福建]如图,已知点A,B在☉O上,∠AOB=72°,直线MN与☉O相切,切点为C,且C为的中点,则∠ACM等于( A ) A.18° B.30° C.36° D.72° 第3题图 【解析】 ∵C为的中点,∠AOB=72°, ∴∠AOC=∠BOC=36°. 又∵OA=OC,∴∠ACO=∠OAC=72°. ∵直线MN与☉O相切于点C, ∴∠OCM=90°,∴∠ACM=∠OCM-∠ACO=18°. 4.[2024·泸州]如图,EA,ED是☉O的切线,切点分别为A,D,点B,C在☉O上,若∠BAE+∠BCD=236°,则∠E=( C ) A.56° B.60° C.68° D.70° 第4题图 第4题答图 【解析】 如答图,连结AD. ∵四边形ABCD是☉O的内接四边形, ∴∠BAD+∠BCD=180°. 又∵∠BAE+∠BCD=236°, ∴∠EAD+∠BAD+∠BCD=∠EAD+180°=236°, ∴∠EAD=56°. ∵EA,ED是☉O的切线,切点分别为A,D, ∴EA=ED,∴∠EDA=∠EAD=56°, ∴∠E=180°-∠EDA-∠EAD=68°. 5.如图,木工用角尺的短边紧靠☉O于点A,长边与☉O相切于点B,角尺的直角顶点为C.已知AC=6 cm,CB=8 cm,则☉O的半径为( B ) A. cm B. cm C. cm D. cm 第5题图 第5题答图 【解析】 如答图,连结OA,OB,过点A作AD⊥OB于点D. 由题意,得OB⊥BC,AC⊥BC, ∴四边形ACBD是矩形, ∴AD=BC=8 cm,BD=AC=6 cm. 设☉O的半径为r(cm). 在Rt△AOD中,OA2=AD2+OD2, 即r2=82+(r-6)2,解得r=, 即☉O的半径为 cm. 6.在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=8,BC=6.以点C为圆心,r为半径作圆,当所作的圆与斜边AB所在的直线相切时,r的值为  .  7.中国元代数学家朱世杰所著《四元玉鉴》记载有“锁套吞容”之“方田圆池结角池图”.“方田一段,一角圆池占之.”意思是说:“一块正方形田地,在其一角有一个圆形的水池(其中圆与正方形一角的两边均相切,如图所示).”问题:此图中,正方形一条对角线AB与☉O相交于点M,N(点N在点M的右上方).若AB的长度为10丈,☉O的半径为2丈,则BN的长度为 8-2 丈.  第7题图 第7题答图 【解析】 如答图,设正方形的一边与☉O的切点为C,连结OC,则OC⊥AC. ∵四边形是正方形,AB是对角线, ∴∠OAC=45°,∴OA=OC=2丈, ∴BN=AB-AN=AB-AO-ON=10-2-2=(8-2)丈. 8.[2023·河南]如图,PA与☉O相切于点A,PO交☉O于点B,点C在PA上,且CB=CA.若OA=5,PA=12,则CA的长为  .  第8题图 第8题答图 【解析】 如答图,连结OC. ∵PA与☉O相切于点A,∴∠OAP=90°. ∵OA=OB,OC=OC,CA=CB, ∴△OAC≌△OBC(SSS), ∴∠OBC=∠OAP=90°. 在Rt△OAP中,OP==13. ∵S△OAC+S△OCP=S△OAP, ∴OA·AC+OP·BC=OA·AP, ∴OA·AC+OP·BC=OA·AP, ∴5AC+13BC=5×12, ∴AC=BC=. 9.[2024·武汉改编]如图,△ABC为等腰三角形,O是底边BC的中点,腰AC与半圆O相切于点D,底边BC与半圆O相交于E,F两点. (1)求证:AB与半圆O相切. (2)若CD=4,CF=2,求半圆O的半径. 第9题图 第9题答图 解:(1)如答图,连结OD,OA,作OH⊥AB于点H. ∵△ABC为等腰三角形,O是底边BC的中点, ∴AO⊥BC,AO平分∠BAC. ∵AC与☉O相切于点D, ∴OD⊥AC. ∵OH⊥AB,∴OH=OD, ∴OH为半圆O的半径, ∴AB与半圆O相切. (2)由(1)知OD⊥AC. 在Rt△OCD中,CD=4,OC=OF+CF=OD+2,OD2+CD2=OC2, ∴OD2+42=(OD+2)2, ∴OD=3,即半圆O的半径为3. 10.如图,☉O的半径OA=2,B是☉O上的动点(不与点A重合),过点B作☉O的切线BC,BC=OA,连结OC,AC.当△OAC是直角三角形时,其斜边长为 2或2 .  第10题图 第10题答图 【解析】 如答图,连结OB. ∵BC是☉O的切线, ∴∠OBC=90°. 又∵BC=OA=OB, ∴△OBC是等腰直角三角形. 分三种情况讨论: ①当∠AOC=90°时,如答图1, 此时OC=OB=2, ∴AC==2; ②当∠OAC=90°时,如答图2, 同理,△OBC是等腰直角三角形, ∴OC=OB=2; ③当∠OCA=90°时,易知OA>OC>2,不合题意. 综上所述,斜边长为2或2. 11.如图,已知AC为☉O的直径,直线PA与☉O相切于点A,直线PD经过☉O上的点B,且∠CBD=∠CAB,连结OP交AB于点M.求证: (1)PD是☉O的切线. (2)AM2=OM·PM. 第11题图 第11题答图 证明:(1)如答图,连结OB. ∵OB=OC,∴∠OCB=∠OBC. ∵AC是☉O的直径,∴∠CBA=90°, ∴∠CAB+∠OCB=90°. 又∵∠CBD=∠CAB, ∴∠CBD+∠OBC=90°, ∴∠OBD=90°,∴PD是☉O的切线. (2)由(1)知,PD是☉O的切线. 又∵直线PA与☉O相切, ∴OA⊥AP,PO垂直平分AB, ∴∠AMP=∠AMO=90°, ∴∠APM+∠PAM=90°. ∵∠OAP=90°,∴∠PAM+∠OAM=90°, ∴∠APM=∠OAM,∴△OAM∽△APM, ∴,∴AM2=OM·PM. 12.[2024·天津]已知在△AOB中,∠ABO=30°,AB为☉O的弦,直线MN与☉O相切于点C. (1)如图1,若AB∥MN,直径CE与AB相交于点D,求∠AOB和∠BCE的度数. (2)如图2,若OB∥MN,CG⊥AB,垂足为G,CG与OB相交于点F,OA=3,求线段OF的长. 第12题图 解:(1)∵OA=OB,∴∠A=∠ABO=30°. ∴∠AOB=180°-2∠ABO=120°. ∵直线MN与☉O相切于点C,CE为☉O的直径, ∴∠ECM=90°. ∵AB∥MN,∴∠CDB=∠ECM=90°, ∴∠BOE=90°-∠ABO=60°, ∴∠BCE=∠BOE=30°. (2)如答图,连结OC. 第12题答图 同(1),得∠COB=90°. ∵CG⊥AB,∴∠FGB=90°. 又∵∠ABO=30°,∴∠BFG=90°-∠ABO=60°, ∴∠CFO=∠BFG=60°. 在Rt△COF中,tan∠CFO=,OC=OA=3, ∴OF=. 13.[2024·广安]如图,点C在以AB为直径的☉O上,点D在BA的延长线上,∠DCA=∠CBA. (1)求证:DC是☉O的切线. (2)G是半径OB上的点,过点G作OB的垂线,与BC相交于点F,与DC的延长线相交于点E.若sin D=,DA=FG=2,求CE的长. 第13题图 第13题答图 解:(1)如答图,连结OC. ∵OB=OC,∴∠OBC=∠OCB. ∵∠DCA=∠OBC,∴∠DCA=∠OCB. ∵AB是☉O的直径, ∴∠ACB=90°, ∴∠DCA+∠OCA=∠OCA+∠OCB=90°, ∴∠OCD=90°,∴DC是☉O的切线. (2)设OC=OA=r. ∵sin D=, ∴,∴r=8, ∴OC=OA=8. 在Rt△OCD中,CD==6. ∵∠DCA+∠ECF=∠BFG+∠CBA=90°, ∴∠ECF=∠BFG. 又∵∠BFG=∠EFC,∴∠ECF=∠EFC, ∴EC=EF. 设EC=EF=x. ∵∠D=∠D,∠DCO=∠DGE, ∴△DOC∽△DEG, ∴,则,解得x=14. 经检验,x=14是所列方程的解, ∴CE=14. 14.[2024·陕西]如图,直线l与☉O相切于点A,AB是☉O的直径,点C,D在l上,且位于点A两侧,连结BC,BD,分别与☉O相交于点E,F,连结EF,AF. (1)求证:∠BAF=∠CDB. (2)若☉O的半径r=6,AD=9,AC=12,求EF的长. 第14题图 解:(1)∵直线l与☉O相切于点A,AB是☉O的直径, ∴AB⊥CD,∴∠BAC=∠BAD=90°. ∵AB是☉O的直径, ∴∠AFB=90°, ∴∠BAF+∠ABD=90°,∠CDB+∠ABD=90°, ∴∠BAF=∠CDB. (2)在Rt△ABD中,∵AB=2r=12,AD=9, ∴BD==15. 在Rt△ABC中,∵AB=12,AC=12, ∴BC==12. ∵∠ABF=∠DBA,∠AFB=∠BAD, ∴△BAF∽△BDA, ∴BF∶BA=BA∶BD,即BF∶12=12∶15, 解得BF=. ∵∠BEF=∠BAF,∠BAF=∠CDB, ∴∠BEF=∠CDB. 又∵∠EBF=∠DBC,∴△BEF∽△BDC, ∴EF∶CD=BF∶BC,即EF∶21=∶12, 解得EF=. 学科网(北京)股份有限公司 $$

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 第23讲 直线与圆的位置关系    讲义   2025年中考数学第一轮专题复习
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