内容正文:
二轮专题培优练·数学
专
题
六
曲
线
型
︵
圆
︶
几
何
综
合
题
类型 1 不含切线的相关证明与计算
1.
(2023 安徽)已知四边形 ABCD 内接于☉O,对角线 BD 是☉O 的直径.
(1)如图①,连接 OA,CA,若 OA⊥BD,求证:CA 平分∠BCD;
(2)如图②,E 为☉O 内一点,满足 AE⊥BC,CE⊥AB.
若 BD= 3 3 ,AE= 3,求弦 BC 的长.
图① 图②
第 1 题图
(1)证明:∵OA⊥BD,OB=OD,∴AB
(
=AD
(
,
∴∠ACB=∠ACD,即 CA 平分∠BCD;
(2)解:如解图,延长 AE 交 BC 于 M,延长 CE 交 AB 于 N,
∵AE⊥BC,CE⊥AB,∴∠AMB=∠CNB= 90°,
∵BD 是☉O 的直径,∴∠BAD=∠BCD= 90°,
∴∠BAD=∠CNB,∠BCD=∠AMB,∴AD∥NC,CD∥AM,
∴四边形 AECD 是平行四边形,∴CD=AE= 3,
∴在 Rt△BCD 中,BC= BD2-CD2 = (3 3) 2-32 = 3 2 .
2.
(2024 包头)如图,AB 是☉O 的直径,BC,BD 是☉O 的两条弦,点 C 与点 D 在 AB 的两侧,E 是 OB
上一点(OE>BE),连接 OC,CE,且∠BOC= 2∠BCE.
(1)如图①,若 BE= 1,CE= 5 ,求☉O 的半径;
(2)多解法
∙∙∙
如图②,若 BD= 2OE,求证:BD∥OC. (请用两种证法解答)
图① 图②
第 2 题图
(1)解:如解图①,过点 O 作 OH⊥BC 于点 H.
∵OC=OB,OH⊥BC,∴∠COH=∠BOH,CH=BH,
∵∠BOC= 2∠BCE,∴∠BOH=∠BCE,
∵∠BOH+∠OBH= 90°,∴∠BCE+∠OBH= 90°,
∴∠CEB= 90°,∴BC= EC2+EB2 = 5+1 = 6,∴CH=BH=
6
2
,
∵cos∠OBH=BH
OB
=EB
BC
,∴
6
2
OB
= 1
6
,∴OB= 3,即☉O 的半径为 3;
73
二轮专题培优练·数学
专
题
六
曲
线
型
︵
圆
︶
几
何
综
合
题
3.
(2024 成都)如图,在 Rt△ABC 中,∠C= 90°,D 为斜边 AB 上一点,以 BD 为直径作☉O,交 AC 于
E,F 两点,连接 BE,BF,DF.
(1)求证:BC·DF=BF·CE;
(2)若∠A= ∠CBF,tan∠BFC= 5 ,AF= 4 5 ,求 CF 的长和☉O 的直径.
第 3 题图
(1)证明:∵BD 是☉O 的直径,∴∠BFD= 90°,
∵∠C= 90°,∴∠BFD=∠C,
∵∠BEC=∠BDF,∴△BCE∽△BFD,
∴BC
BF
=CE
DF
,
∴BC·DF=BF·CE;
(2)CF 的长为 5,☉O 的直径为 3 6 .
详解见答案册 PX
4.
(2023 杭州节选)如图,在☉O 中,直径 AB 垂直弦 CD 于点 E,连接 AC,AD,BC,作 CF⊥AD 于点 F,
交线段 OB 于点 G(不与点 O,B 重合),连接 OF.
(1)若 BE= 1,求 GE 的长;
(2)多解法
∙∙∙
若 FO=FG,猜想∠CAD 的度数,并证明你的结论.
第 4 题图
(1)解:∵直径 AB 垂直弦 CD 在△BCE 和△GCE 中,
∠BCE=∠GCE,
CE=CE,
∠BEC=∠GEC,
ì
î
í
ï
ï
ïï
∴△BCE≌△GCE(ASA),∴GE=BE= 1;
(2)解:∠CAD= 45°,证明如下:
解法一:如解图,延长 FO 交 AC 于点 H,连接 OC,
∵FO=FG,∴∠FOG=∠FGO,
∴∠FOG=∠FGO=∠CGB=∠B,∴BC∥FH,
∵AB 是☉O 的直径,∴∠ACB= 90°,
∴∠ACB=∠AHO= 90°,
∵OA=OC,∴AH=CH,∴AF=CF,
∵CF⊥AD,∴△AFC 是等腰直角三角形,
∴∠CAD= 45°.
其他解法见答案册 PX
83
二轮专题培优练·数学
专
题
六
曲
线
型
︵
圆
︶
几
何
综
合
题
5.
(2024 烟台)如图,AB 是☉O 的直径,△ABC 内接于☉O,点 I 为△ABC 的内心,连接 CI 并延长交
☉O 于点 D,E 是 BC
(
上任意一点,连接 AD,BD,BE,CE.
(1)若∠ABC= 25°,求∠CEB 的度数;
(2)找出图中所有与 DI 相等的线段,并证明;
(3)若 CI= 2 2 ,DI=
13
2
2 ,求△ABC 的周长.
第 5 题图
解:(1)∵AB 是☉O 的直径,
∴∠ADB=∠ACB= 90°,
又∵∠ABC= 25°,
∴∠CAB= 90°-25°= 65°,
∵四边形 ABEC 是☉O 内接四边形,
∴∠CEB+∠CAB= 180°,
∴∠CEB= 180°-∠CAB= 115°;
(2)DI=AD=BD,
证明:连接 AI,如解图①,
∵点 I 为△ABC 的内心,
∴∠CAI=∠BAI,∠ACI=∠BCI= 1
2
∠ACB= 45°,
∴AD
(
=BD
(
,
∴∠DAB=∠DCB=∠ACI,AD=BD,
∵∠DAI=∠DAB+∠BAI,∠DIA=∠ACI+∠CAI,
∴∠DAI=∠DIA,
∴DI=AD=BD;
(3)如解图②,过 I 分别作 IQ⊥AB,IF⊥AC,IP⊥BC,垂足分别为 Q、F、P,
∵点 I 为△ABC 的内心,即为△ABC 内切圆的圆心,
∴Q、F、P 分别为该内切圆与△ABC 三边的切点,
∴AQ=AF,CF=CP,BQ=BP,
∵CI= 2 2,∠IFC= 90°,∠ACI= 45°,
∴CF=CI·cos45°= 2=CP,
∵DI=AD=BD,DI= 13
2
2,∠ADB= 90°,
∴AB= 2AD= 2 ×
13
2
2 = 13,
∴△ABC 的周长为 AB+AC+BC =AB+AF+CF+CP+BP
=AB+AQ+CF+CF+BQ
=AB+AQ+BQ+2CF
= 2AB+2CF
= 2×13+2×2= 30.
93
参考答案与重难题解析·数学16
二
轮
专
题
培
优
练
答
案
∴ AC
AB
=AE
AC
,
∴ AC2 =AE·AB.
例 3 3 10 【解析】如解图,连接 OC,∵ AB= 10,CD= 6,CD
⊥AB,∴ OA = OC = OB = 5,CH = 3, ∴ OH = OC2 -CH2 =
52 -32 = 4, ∴ AH = OA + OH = 9, ∴ AC = AH2 +CH2 =
92 +32 = 3 10 .
例 3 题解图 例 4 题解图
例 4 2 10
3
【解析】如解图,连接 OD,过点 C 作 CH⊥AB 于
点 H,∵ AC=BC= 4,∠ACB= 90°,∴ △ACB 为等腰直角三角
形,∴ AB= 4 2 ,∠CAB = 45°,∴ ∠COD = 2∠CAB = 90°,CH
=AH = 1
2
AB = 2 2 ,∵ tan ∠CFD = CH
FH
= 2,∴ FH = 2 ,在
Rt△CFH 中,由勾股定理得 CF2 = CH2 +FH2 ,∴ CF = 10 ,
∵ tan∠CFD=OD
OF
= OD
CF-OC
= OD
10 -OD
= 2,∴ OD = 2 10
3
,∴
☉O 的半径为2 10
3
.
例 5 证明:如解图,连接 AD,
例 5 题解图
∵ BD
(
=CD
(
,
∴ ∠CAD= ∠BAD,
又∵ AO=DO,
∴ ∠DAB= ∠ADO,
∴ ∠CAD= ∠ADO,
∴ AC∥OD.
例 6 证明:如解图,连接 OC,
例 6 题解图
∵ PC 与半圆 O 相切于点 C,
∴ ∠OCD= 90°,
∴ ∠DCE+∠ACO= 90°,
∵ OA=OC,∴ ∠A= ∠ACO,
∵ DC=DE,∴ ∠DCE= ∠DEC,
∴ ∠DCE= ∠DEC= ∠AEO,
∴ ∠A+∠AEO= 90°,
∴ ∠AOE= 90°,
∴ OD⊥AB.
突破设问 3 面积问题
例 1 D 【解析】如解图,连接 AC,交 OB 于点 F,∵ 在菱形
OABC 中,AC⊥BO,CF = AF,FO =BF,∠COB = ∠BOA,又∵
扇形 DOE 的半径为 3,∴ FO =BF = 3
2
,cos∠AOF = OF
OA
=
3
2
3
= 3
2
,∴ ∠AOF = 30°,∴ ∠AOC = 2× 30° = 60°,∴ △OAC 为
等边三角形,AC=OA= 3 ,∴ S△AOB =
1
2
S菱形OABC =
1
2
× 1
2
×3×
3 =
3 3
4
,S扇形BOD =
30π×32
360
= 3
4
π, ∴ S阴影 = S扇形BOD - S△AOB
= 3π-3 3
4
.
例 1 题解图 例 2 题解图
例 2 8 3 【解析】如解图,连接 OP,交 BD 于点 E. ∵ ∠C =
∠D,∠POB= 2∠D,∴ ∠POB = 2∠C,∵ CP 与☉O 相切于
点 P,∴ PC⊥OP,∴ ∠OPC = 90°,∴ ∠POB+∠C = 90°,即
∠C= 30°,∵ BD∥CP,∴ ∠C= ∠DBA,∵ ∠C= ∠D,∴ ∠D =
∠DBA,∴ BC∥PD,∴ 四边形 BCPD 是平行四边形,∵ PO =
1
2
AB= 4,∴ PC= 4 3 ,∵ ∠ABD = ∠C = 30°,∴ OE = 1
2
OB =
2,∴ PE= 2,∴ S四边形BCPD =PC·PE= 4 3 ×2 = 8 3 .
类型 1 不含切线的相关证明与计算
1.
(1)证明:∵ OA⊥BD,OB=OD,
∴ AB
(
=AD
(
,
∴ ∠ACB= ∠ACD,
即 CA 平分∠BCD;
(2)解:如解图,延长 AE 交 BC 于 M,延长 CE 交 AB 于 N,
第 1 题解图
∵ AE⊥BC,CE⊥AB,
∴ ∠AMB= ∠CNB= 90°,
∵ BD 是☉O 的直径,
∴ ∠BAD= ∠BCD= 90°,
∴ ∠BAD=∠CNB,∠BCD=∠AMB,
∴ AD∥NC,CD∥AM,
∴ 四边形 AECD 是平行四边形,
∴ CD=AE= 3,
∴ 在 Rt△BCD 中,BC= BD2 -CD2 = (3 3 ) 2 -32 = 3 2 .
2.
(1)解:如解图①,过点 O 作 OH⊥BC 于点 H.
第 2 题解图①
∵ OC=OB,OH⊥BC,
∴ ∠COH= ∠BOH,CH=BH,
∵ ∠BOC= 2∠BCE,
∴ ∠BOH= ∠BCE,
∵ ∠BOH+∠OBH= 90°,
∴ ∠BCE+∠OBH= 90°,
∴ ∠CEB= 90°,
∴ BC= EC2 +EB2 = 5+1 = 6 ,
61
参考答案与重难题解析·数学 17
二
轮
专
题
培
优
练
答
案
∴ CH=BH= 6
2
,
∵ cos∠OBH=BH
OB
=EB
BC
,∴
6
2
OB
= 1
6
,
∴ OB= 3,即☉O 的半径为 3;
(2)证明:证法一:如解图②,过点 O 作 OK⊥BD 于点 K,则
BK=DK,
∵ BD= 2OE,∴ OE=BK,
∵ ∠CEO= ∠OKB= 90°,OC=OB,
∴ Rt△OEC≌Rt△BKO(HL),
∴ ∠COE= ∠OBK,∴ OC∥BD.
第 2 题解图②
多解法
证法二:如解图②,过点 O 作 OK⊥BD 于点 K,则 BK=DK,
∵ BD= 2OE,
∴ OE=BK,
∵ cos∠COE=OE
OC
,cos∠OBK=BK
OB
,
OC=OB,
∴ cos∠COE= cos∠OBK,
∴ ∠COE= ∠OBK,
∴ OC∥BD.
3.
(1)证明:∵ BD 是☉O 的直径,
∴ ∠BFD= 90°,
∵ ∠C= 90°,∴ ∠BFD= ∠C,
∵ ∠BEC= ∠BDF,∴ △BCE∽△BFD,
∴ BC
BF
=CE
DF
,∴ BC·DF=BF·CE;
(2)解:连接 DE,过点 E 作 EH⊥BD 于 H,如解图,
第 3 题解图
∵ ∠C = 90°, tan ∠BFC
= 5 ,
∴ BC
CF
= 5 ,
∴ BC= 5CF,
∵ ∠A= ∠CBF,
∴ 90°-∠A= 90°-∠CBF,即∠ABC= ∠BFC,
∴ tan∠ABC= tan∠BFC= 5 ,
∴ AC
BC
= 5 ,
∴ AC= 5BC= 5 ×( 5CF)= 5CF,
∵ AC-CF=AF= 4 5 ,∴ 5CF-CF= 4 5 ,
∴ CF= 5 ,∴ BC= 5,AC= 5 5 ,
∴ AB= BC2 +AC2 = 52 +(5 5 ) 2 = 5 6 ,
由(1)知△BCE∽△BFD,∴ ∠CBE= ∠DBF,
∴ ∠CBE-∠FBE= ∠DBF-∠FBE,
即∠CBF= ∠EBA,
∵ ∠A= ∠CBF,∴ ∠A= ∠EBA,∴ AE=BE,
∴ BH=AH= 1
2
AB= 5 6
2
,
∵ ∠BEH= 90°-∠EBA= 90°-∠CBF= ∠BFC,
∴ tan∠BEH= tan∠BFC= 5 ,
∴ BH
EH
= 5 ,即
5 6
2
EH
= 5 ,
∴ EH= 30
2
,
∵ BD 是☉O 的直径,
∴ ∠BED= 90°,
∴ ∠EDH= 90°-∠DEH= ∠BEH,
∴ tan∠EDH= tan∠BEH= 5 ,
∴ EH
DH
= 5 ,即
30
2
DH
= 5 ,∴ DH=
6
2
,
∴ BD=DH+BH= 6
2
+5 6
2
= 3 6 ,
∴ ☉O 的直径为 3 6 .
即 CF 的长为 5 ,☉O 的直径为 3 6 .
解题通法
遇“求证 BC·DF=BF·CE 或 BC2 =BA·BE 形式的等式成
立”时,想相似.以第 3 题第一问为例,观察题图,找 BC、DF、
BF、CE 所在的两个三角形,证这两个三角形相似即可.
4.
解:(1)∵ 直径 AB 垂直弦 CD,
∴ ∠AED= 90°,∴ ∠DAE+∠D= 90°,
∵ CF⊥AD,∴ ∠FCD+∠D= 90°,
∴ ∠DAE= ∠FCD,
由圆周角定理得∠DAE= ∠BCD,
∴ ∠BCD= ∠FCD,
在△BCE 和△GCE 中,
∠BCE= ∠GCE,
CE=CE,
∠BEC= ∠GEC,
{
∴ △BCE≌△GCE(ASA),
∴ GE=BE= 1;
(2)∠CAD= 45°,证明如下:
解法一:如解图①,延长 FO 交 AC 于点 H,连接 OC,
第 4 题解图①
∵ FO=FG,
∴ ∠FOG= ∠FGO,
∴ ∠FOG= ∠FGO= ∠CGB= ∠B,
∴ BC∥FH,
∵ AB 是☉O 的直径,
∴ ∠ACB= 90°,
∴ ∠ACB= ∠AHO= 90°,
∵ OA=OC,
∴ AH=CH,
∴ AF=CF,
∵ CF⊥AD,
∴ △AFC 是等腰直角三角形,
∴ ∠CAD= 45°.
71
参考答案与重难题解析·数学18
二
轮
专
题
培
优
练
答
案
第 4 题解图②
多解法
解法二:如解图②,连接 OC,
∵ FO=FG,
∴ ∠FOG= ∠FGO,
∵ 直径 AB 垂直弦 CD,
∴ CE=DE,∠AED= ∠AEC= 90°,
∵ AE=AE,
∴ △ACE≌△ADE,
∴ ∠DAE= ∠CAE,
设∠DAE= ∠CAE=α,∠FOG= ∠FGO=β,
则∠FCD= ∠BCD= ∠DAE=α,∠AOF= 180°-β,
∵ OA=OC,∴ ∠OCA= ∠OAC=α,
∵ ∠ACB= 90°,
∴ ∠OCF=∠ACB-∠OCA-∠FCD-∠BCD=90°-3α,
∵ ∠CGE=∠OGF=β,∠GCE=α,∠CGE+∠GCE=90°,
∴ β+α= 90°,∴ α= 90°-β,
∵ ∠COG= ∠OAC+∠OCA=α+α= 2α,
∴ ∠COF=∠COG+∠GOF=2α+β=2(90°-β)+β=180°-β,
∴ ∠COF= ∠AOF,
在△COF 和△AOF 中,
CO=AO,
∠COF= ∠AOF,
OF=OF,
ì
î
í
ïï
ï
∴ △COF≌△AOF(SAS),
∴ ∠OCF= ∠OAF,即 90°-3α=α,
∴ α= 22. 5°,∴ ∠CAD= 2α= 45°.
5.
题干话外音
题干:AB 是☉O 的直径.
提取信息:∠ACB= ∠ADB= 90°.
题干:点 I 为△ABC 的内心.
提取信息:连接△ABC 的任意顶点与点 I,可得△ABC 的
一条角平分线,过点 I 向△ABC 三边作垂线,可将三边分
为三组相等线段.
由图可得信息:∠ADC= ∠ABC,∠BAD= ∠BCD,∠BDC+
∠E= 180°…
解:(1)∵ AB 是☉O 的直径,
∴ ∠ADB= ∠ACB= 90°,
又∵ ∠ABC= 25°,
∴ ∠CAB= 90°-25° = 65°,
∵ 四边形 ABEC 是☉O 内接四边形,
∴ ∠CEB+∠CAB= 180°,
∴ ∠CEB= 180°-∠CAB= 115°;
(2)DI=AD=BD,
证明:连接 AI,如解图①,
∵ 点 I 为△ABC 的内心,
∴ ∠CAI= ∠BAI,∠ACI= ∠BCI= 1
2
∠ACB= 45°,
∴ AD
(
=BD
(
,
∴ ∠DAB= ∠DCB= ∠ACI,AD=BD,
∵ ∠DAI= ∠DAB+∠BAI,∠DIA= ∠ACI+∠CAI,
∴ ∠DAI= ∠DIA,
∴ DI=AD=BD;
第 5 题解图① 第 5 题解图②
(3)如解图②,过 I 分别作 IQ⊥AB,IF⊥AC,IP⊥BC,垂足
分别为 Q、F、P,
∵ 点 I 为△ABC 的内心,即为△ABC 内切圆的圆心,
∴ Q、F、P 分别为该内切圆与△ABC 三边的切点,
∴ AQ=AF,CF=CP,BQ=BP,
∵ CI= 2 2 ,∠IFC= 90°,∠ACI= 45°,
∴ CF=CI·cos45° = 2 =CP,
∵ DI=AD=BD,DI= 13
2
2 ,∠ADB= 90°,
∴ AB= 2AD= 2 ×
13
2
2 = 13,
∴ △ABC 的周长为
AB+AC+BC =AB+AF+CF+CP+BP
=AB+AQ+CF+CF+BQ
=AB+AQ+BQ+2CF
= 2AB+2CF
= 2×13+2×2 = 30.
类型 2 与切线有关的证明与计算
1.
(1)证明:连接 OD,如解图,
第 1 题解图
∵ 直线 l 与☉O 相切于点 D,
∴ OD⊥CE,
∵ AE⊥CE,∴ OD∥AE,
∴ ∠ODA= ∠EAD,
∵ OA=OD,∴ ∠ODA= ∠OAD,
∴ ∠OAD= ∠EAD,
∴ AD 平分∠CAE;
(2)解:设☉O 的半径为 r,则 OB=OD= r,
在 Rt△OCD 中,∵ OD= r,CD= 3,OC= r+1,
∴ r2 +32 = ( r+1) 2 ,
解得 r= 4,
即☉O 的半径为 4.
2.
思维构建
(1)看到翻折可得∠E = ∠CDB = 90°,CB 平分∠DBE,由
此可知本题为角平分线模型,连接 OC,通过证 OC∥
BE 得 OC⊥EF;
(2)图中阴影部分为不规则图形,无法直接求面积,观察
可知 S阴影 = S扇形AOC - SRt△COD, 只 需 求 出 ∠AOC 和
Rt△COD 的直角边长即可解决问题.
81