内容正文:
与切线有关的常见问题
切线的判定
【数学建模】
1. 当切点不确定时,一般先要过圆心作“切线”的垂线,再利用角平分线的性质或者全等三角形的性质,来证明所作垂线等于半径(模型运用T1).
2. 已知切点和一条直线,若这条直线与要证的切线有垂直(平行)关系时,则先连结圆心和切点得半径,再证半径与这条直线平行(垂直)(模型运用T2).常见证明思想:①见到角平分线时,尝试连结圆心与圆上一点构造两半径组成的等腰三角形,再利用角平分线的性质和等边对等角得到的等角证得平行(模型运用T3);②见到线段中点时,连结已知中点与圆心构造中位线,利用中位线的性质证得平行(模型运用T6).
3. 题干中常出现线段或角相等的条件,可通过角相等进行等量代换来证垂直(模型运用T4).
4. 利用三角形全等证垂直(模型运用T5).
【模型运用】
1. 如图,△ABC中,AB>AC,∠BAC=90°,在CB上截取CD=CA,过点D作DE⊥AB于点E,连结AD,以点A为圆心,AE长为半径作圆☉A. 求证:BC是☉A的切线.
第1题图
证明:如图,过点A作AF⊥BC于点F,
∵DE⊥AB,∠BAC=90°,∴∠BED=∠BAC=90°,∴DE∥AC,∴∠DAC=∠ADE. ∵CD=CA,∴∠DAC=∠ADC,∴∠ADE=∠ADC. ∵∠AED=∠AFD=90°,AD=AD,∴△ADE≌△ADF,∴AF=AE. ∵AE为☉A的半径,∴BC是☉A的切线.
2. 如图,AB是☉O的直径, ,点E在AD的延长线上,且∠ADC=∠AEB. 求证:BE是☉O的切线.
第2题图
证明:∵AB是☉O的直径, ,∴AB⊥CD.
∵∠ADC=∠AEB,∴CD∥BE,∴AB⊥BE,
∴BE是☉O的切线.
3. 如图,AB是☉O的直径,C为☉O上一点,MN过C点,AD⊥MN于点D,AC平分∠DAB. 求证:MN为☉O的切线.
第3题图
证明:如图,连结OC,
∵OA=OC,∴∠CAB=∠ACO. ∵AC平分∠DAB,∴∠DAC=∠CAB,∴∠DAC=∠ACO,∴OC∥AD. ∵AD⊥MN,∴OC⊥MN,∴直线MN为☉O的切线.
4. 如图,AB为☉O的直径,如果圆上的点D恰使∠ADC=∠B,求证:直线CD与☉O相切.
第4题图
证明:如图,连结OD,
∵OA=OD,∴∠A=∠ODA. ∵AB为☉O的直径,∴∠ADB=90°,∴∠A+∠B=90°.∵∠ADC=∠B,∴∠ODA+∠ADC=90°,即∠CDO=90°,∴OD⊥CD,∴直线CD与☉O相切.
5. 如图,AB为☉O的直径,过圆上一点D作☉O的切线CD交BA的延长线于点C,过点O作OE∥AD交于点E,连结BE. 求证:直线BE是☉O的切线.
第5题图
证明:如图,连结OD,
∵CD切☉O于点D,∴OD⊥CE,即∠EDO=90°.
∵OD=OA,∴∠ODA=∠OAD. ∵AD∥OE,
∴∠ODA=∠DOE,∠OAD=∠BOE,∴∠DOE=
∠BOE. 在△DOE和△BOE中, ∴△DOE≌△BOE,∴∠EBO=∠EDO=90°,
∴OB⊥BE,∴直线BE是☉O的切线.
6. 如图,等腰△ABC中,AB=AC,以AB为直径的☉O与BC,CA的延长线分别交于点E,D,EF⊥DC于点F. 求证:EF为☉O的切线.
第6题图
证明:如图,连结OE,
∵AB为☉O的直径,∴AE⊥BC. ∵AB=AC,∴BE=CE. ∵OB=OA,∴OE∥AC. ∵EF⊥DC,∴OE⊥EF,∴EF为☉O的切线.
求线段长
【数学建模】
运用切线的性质进行计算或证明时,常作的辅助线是连结圆心和切点或构造直径所对的圆周角,然后利用直角三角形解决问题.观察题干,若题干中含30°,45°,60°或“等腰直角三角形”“等边三角形”等字眼,则用锐角三角函数或者勾股定理解决问题;若不含,则常用相似三角形解决问题.
【模型运用】
7. 如图,在☉O中,AB是直径,CD是弦,且AB⊥CD,垂足为点E,AB=20,CD=12,在BA的延长线上取一点F,连结CF,使∠FCD=2∠B.
第7题图
(1)求证:CF是☉O的切线.
证明:如图,连结OC,∵OC=OB,∴∠B=∠BCO,∴∠COE=∠B+∠BCO=2∠B. ∵∠FCD=2∠B,∴∠FCD=∠COE. ∵AB⊥CD,∴∠COE+∠OCE=90°,∴∠FCD+∠OCE=90°,∴∠OCF=90°,∴OC⊥FC,∴CF是☉O的切线.
(2)求EF的长.
解:∵AB是☉O的直径,AB⊥CD,∴CE= CD=6.∵AB=20,∴OC=10,∴OE= =8.∵∠OCF=∠OEC=90°,∠COE=∠FOC,∴△OCE∽△OFC,∴ ,∴ ,∴OF= ,∴EF=OF-OE= -8= .
8. 如图,△ABC内接于☉O,AB是☉O的直径,点E在☉O上,点C是 的中点,AE⊥CD,垂足为点D,DC的延长线交AB的延长线于点F.
第8题图
(1)求证:CD是☉O的切线.
证明:如图,连结OC,∵点C是 的中点,
∴ ,∴∠BAC=∠CAE. ∵OC=OA,
∴∠OCA=∠OAC,∴∠OCA=∠CAD,
∴OC∥AD. ∵AE⊥CD,∴OC⊥DF,∴CD是☉O的切线.
(2)若CD= ,∠ABC=60°,求AF线段的长.
解:∵AB是☉O的直径,∴∠ACB=90°.∵∠ABC=60°,∴∠CAD=∠BAC=30°.∵∠D=90°,CD= ,∴AD= CD=3.∵∠F=90°-∠BAD=30°,∴AF=2AD=6.
9. 如图,在☉O中,AB是直径,AE是弦,点F是 上一点, ,AE,BF交于点C,点D为BF延长线上一点,且∠CAD=∠CDA.
第9题图
(1)求证:AD是☉O的切线.
证明:∵ ,∴∠ABF=∠BAE. ∵∠CAD+∠BAE+∠CDA+∠ABF=180°,且∠CAD=∠CDA,∴2(∠CAD+∠BAE)=180°,即∠CAD+∠BAE=90°,
∴∠OAD=∠CAD+∠BAE=90°,
∴OA⊥AD,∴AD是☉O的切线.
(2)若BE=4,AD=2 ,求☉O的半径长.
解:如图,连结AF,∵ ,BE=4,AD=2 ,∴AF=BE=4.∵AB是☉O的直径,∴∠AFD=∠AFB=90°,∴DF= =2.∵∠BAD=∠AFD=90°,∴ =tan D= =2,∴AD= AB,
∴OA= AB=AD=2 ,∴☉O的半径长为2 .
与角度有关的问题
【数学建模】
证明两角相等的方法:
1. 在两个直角三角形中通过同角或等角的余角相等来证明.
2. 利用半径相等,转化到等腰三角形中来证明.
10. 如图,AB与☉O相切于点A,半径OC∥AB,BC与☉O相交于点D,连结AD. 求证:∠OCA=∠ADC.
第10题图
【模型运用】
证明:如图,连结OA,∵AB与☉O相切于点A,∴OA⊥AB. ∵OC∥AB,∴OA⊥OC,即∠AOC=90°.
∵OC=OA,∴∠OCA=45°.
∵∠ADC= ∠AOC=45°,
∴∠OCA=∠ADC.
证明线段相等
【数学建模】
证明两条线段相等的方法:
1. 若所证两条线段相连不共线,则可以考虑将两条线段放到一个三角形中,利用等腰三角形等角对等边来证明.
2. 若所证两条线段不共线但在有公共边的两个三角形中,则可以考虑利用全等三角形来证明.
3. 若所证两条线段平行,则可以考虑利用特殊四边形对边相等来证明.
11. 如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,点O在AC上,以OA为半径的半圆O交AB于点D,交AC于点E,过点D作半圆O的切线DF,交BC于点F. 求证:BF=DF.
第11题图
证明:如图,连结OD,∵DF与半圆O相切于点D,∴OD⊥DF,∴∠ODA+∠BDF=90°.∵OA=OD,∴∠A=∠ODA. ∵∠C=90°,∴∠A+∠B=90°,∴∠BDF=∠B,∴BF=DF.
证明线段垂直
12. 如图,以等腰△ABC的一腰AB上的点O为圆心,以OB为半径作圆,☉O交底边BC于点D,过D作☉O的切线DE,交AC于点E. 求证:DE⊥AC.
第12题图
证明:如图,连结OD,∵DE切☉O于点D,∴OD⊥DE. ∵OB=OD,∴∠B=∠ODB. 又∵AB=AC,
∴∠B=∠C,∴∠ODB=∠C,
∴OD∥AC. ∵DE⊥OD,
∴DE⊥AC.
特殊四边形的证明
13. 如图,四边形ABCD是平行四边形,AB=AC,☉O是△ABC的外接圆,CD与☉O相切于点C,求证:四边形ABCD是菱形.
第13题图
证明:如图,连结CO并延长交AB于点K, ∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB∥CD. ∵CD与☉O相切于点C,∴OC⊥CD,∴OC⊥AB,∴AK=BK,∴直线CK垂直平分AB,∴AC=BC. ∵AB=AC,∴AB=BC,∴四边形ABCD是菱形.
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