内容正文:
2.2切线长定理
xix
快速定位题型
题 型 目 录
【题型1】应用切线长定理证明 3
【题型2】应用切线长定理求解 4
【题型3】应用切线长定理解决周长问题 6
xix
夯实必备知识
新 知 梳 理
【知识点1】切线长定理
(1)圆的切线长定义:经过圆外一点作圆的切线,这点和切点之间的线段的长,叫做这点到圆的切线长.
(2)切线长定理:从圆外一点引圆的两条切线,它们的切线长相等,圆心和这一点的连线,平分两条切线的夹角.
(3)注意:切线和切线长是两个不同的概念,切线是直线,不能度量;切线长是线段的长,这条线段的两个端点分别是圆外一点和切点,可以度量.
(4)切线长定理包含着一些隐含结论:
①垂直关系三处;
②全等关系三对;
③弧相等关系两对,在一些证明求解问题中经常用到.
1.(2024秋•夏津县校级期末)如图,P为⊙O外一点,PA,PB分别切⊙O于A,B,CD切⊙O于点E,分别交PA,PB于点C,D.若PA=5,则△PCD的周长和∠COD分别为( )
A.5,(90°+∠P)
B.7,90°+
C.10,90°-∠P
D.10,90°+∠P
2.(2024•西宁)如图,PA,PB与⊙O分别相切于点A,B,PA=2,∠P=60°,则AB=( )
A.
B.2
C.
D.3
【知识点2】切割线定理
(1)切割线定理:从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项.
几何语言:
∵PT切⊙O于点T,PBA是⊙O的割线
∴PT的平方=PA•PB(切割线定理)
(2)推论:从圆外一点引圆的两条割线,这一点到每条割线与圆的交点的两条线段长的积相等.
几何语言:
∵PBA,PDC是⊙O的割线
∴PD•PC=PA•PB(切割线定理推论)(割线定理)
由上可知:PT2=PA•PB=PC•PD.
1.(2024•温州)如图,PT切⊙O于点T,经过圆心O的割线PAB交⊙O于点A、B,已知PT=4,PA=2,则⊙O的直径AB等于( )
A.3
B.4
C.6
D.8
2.(2024•西城区)如图,PA切⊙O于点A,PBC是⊙O的割线,如果PB=2,PC=8,那么PA的长为( )
A.2
B.4
C.6
D.
【题型1】应用切线长定理证明
【典型例题】既有外接圆,又有内切圆的平行四边形是( )
A.矩形
B.菱形
C.正方形
D.矩形或菱形
【举一反三1】如图所示,PA,PB是⊙O的切线,且∠APB=40°,下列说法不正确的是( )
A.PA=PB
B.∠APO=20°
C.∠OBP=70°
D.∠AOP=70°
【举一反三2】如图,已知PA,PB是⊙O的两条切线,A,B为切点,线段OP交⊙O于点M.给出下列四种说法:
①PA=PB;
②OP⊥AB;
③四边形OAPB有外接圆;
④M是△AOP外接圆的圆心.
其中正确说法的个数是( )
A.1
B.2
C.3
D.4
【举一反三3】如图,四边形ABCD三边切⊙O于F、G、H,说明AB+CD与BC+AD的大小关系为: .
【举一反三4】直线PA、PB是⊙O的切线,A、B分别为切点,且∠APB=120°,⊙O的半径为4cm,则切线长PA为 cm.
【举一反三5】如图,圆O与四边形ABCD四边都相切,试讨论四边形ABCD边与边之间有何关系.
【题型2】应用切线长定理求解
【典型例题】如图,直线AB、BC、CD分别与⊙O相切于E、F、G,且AB∥CD,若OB=6cm,OC=8cm,则BE+CG的长等于( )
A.13
B.12
C.11
D.10
【举一反三1】如图,在等腰三角形ABC中,O为底边BC的中点,以O为圆心作半圆与AB,AC相切,切点分别为D,E.过半圆上一点F作半圆的切线,分别交AB,AC于M,N.那么的值等于( )
A.
B.
C.
D.1
【举一反三2】如图,PA,PB切⊙O于A、B两点,CD切⊙O于点E,交PA,PB于C,D.若△PCD的周长等于3,则PA的值是( )
A.
B.
C.
D.
【举一反三3】如图,过⊙O外一点A引切线AB、AC,B、C为切点,若∠BAC=60°,BC=8cm,则⊙O的直径是 cm.
【举一反三4】如图,已知圆O内切于五边形ABCDE,切点分别是M、N、P、Q、R,且AB=5,BC=7,CD=8,DE=9,EA=4,则的值是 .
【举一反三5】如图,PA、PB分别切⊙O于点A、B,PA=6,∠APB=90°.点C是上一动点(C与点A、B不重合),过C作⊙O的切线分别交PA、PB于点M、N,设AM=x,BN=y.
求y关于x的函数解析式,并写出x的取值范围.
【举一反三6】如图,PA、PB、CD是⊙O的切线,切点分别为点A、B、E,若△PCD的周长为18cm,∠APB=60°,求⊙O的半径.
【题型3】应用切线长定理解决周长问题
【典型例题】以正方形ABCD的AB边为直径作半圆O,过点C作直线切半圆于点F,交AB边于点E,若△CDE的周长为12,则直角梯形ABCE周长为( )
A.12
B.13
C.14
D.15
【举一反三1】如图,△ABC是一张三角形的纸片,⊙O是它的内切圆,点D是其中的一个切点,已知AD=10cm,小明准备用剪刀沿着与⊙O相切的任意一条直线MN剪下一块三角形(△AMN),则剪下的△AMN的周长为( )
A.20cm
B.15cm
C.10cm
D.随直线MN的变化而变化
【举一反三2】如图所示,⊙D的半径为3,A是圆D外一点且AD=5,AB,AC分别与⊙D相切于点B,C.G是劣弧BC上任意一点,过G作⊙D的切线,交AB于点E,交AC于点F.
(1)△AEF的周长是 ;
(2)当G为线段AD与⊙D的交点时,连接CD,则五边形DBEFC的面积是 .
【举一反三3】如图,⊙I为△ABC的内切圆,AB=9,BC=8,AC=10,点D、E分别为AB、AC上的点,且DE为⊙I的切线,则△ADE的周长为 .
【举一反三4】已知PA、PB分别切⊙O于A、B,E为劣弧AB上一点,过E点的切线交PA于C、交PB于D.
(1)若PA=6,求△PCD的周长.
(2)若∠P=50°求∠DOC.
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2.2切线长定理
xix
快速定位题型
题 型 目 录
【题型1】应用切线长定理证明 5
【题型2】应用切线长定理求解 8
【题型3】应用切线长定理解决周长问题 14
xix
夯实必备知识
新 知 梳 理
【知识点1】切线长定理
(1)圆的切线长定义:经过圆外一点作圆的切线,这点和切点之间的线段的长,叫做这点到圆的切线长.
(2)切线长定理:从圆外一点引圆的两条切线,它们的切线长相等,圆心和这一点的连线,平分两条切线的夹角.
(3)注意:切线和切线长是两个不同的概念,切线是直线,不能度量;切线长是线段的长,这条线段的两个端点分别是圆外一点和切点,可以度量.
(4)切线长定理包含着一些隐含结论:
①垂直关系三处;
②全等关系三对;
③弧相等关系两对,在一些证明求解问题中经常用到.
1.(2024秋•夏津县校级期末)如图,P为⊙O外一点,PA,PB分别切⊙O于A,B,CD切⊙O于点E,分别交PA,PB于点C,D.若PA=5,则△PCD的周长和∠COD分别为( )
A.5,(90°+∠P)
B.7,90°+
C.10,90°-∠P
D.10,90°+∠P
【答案】C
【分析】根据切线长定理,即可得到PA=PB,ED=AD,CE=BC,从而求得三角形的周长=2PA;连接OA、OE、OB根据切线性质,∠P+∠AOB=180°,再根据CD为切线可知∠COD=∠AOB.
【解答】解:∵PA、PB切⊙O于A、B,CD切⊙O于E,
∴PA=PB=10,ED=AD,CE=BC,
∴△PCD的周长=PD+DE+PC+CE=2PA,即△PCD的周长=2PA=10;
如图,连接OA、OE、OB.
由切线性质得,OA⊥PA,OB⊥PB,OE⊥CD,DB=DE,AC=CE,
∵AO=OE=OB,
易证△AOC≌△EOC(SAS),△EOD≌△BOD(SAS),
∴∠AOC=∠EOC,∠EOD=∠BOD,
∴∠COD=∠AOB,
∴∠AOB=180°-∠P,
∴∠COD=90°-∠P.
故选:C.
2.(2024•西宁)如图,PA,PB与⊙O分别相切于点A,B,PA=2,∠P=60°,则AB=( )
A.
B.2
C.
D.3
【答案】B
【分析】先判断出PA=PB,进而判断出△PAB是等边三角形,即可得出结论.
【解答】解:∵PA,PB与⊙O分别相切于点A,B,
∴PA=PB,
∵∠APB=60°,
∴△PAB是等边三角形,
∴AB=AP=2.
故选:B.
【知识点2】切割线定理
(1)切割线定理:从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项.
几何语言:
∵PT切⊙O于点T,PBA是⊙O的割线
∴PT的平方=PA•PB(切割线定理)
(2)推论:从圆外一点引圆的两条割线,这一点到每条割线与圆的交点的两条线段长的积相等.
几何语言:
∵PBA,PDC是⊙O的割线
∴PD•PC=PA•PB(切割线定理推论)(割线定理)
由上可知:PT2=PA•PB=PC•PD.
1.(2024•温州)如图,PT切⊙O于点T,经过圆心O的割线PAB交⊙O于点A、B,已知PT=4,PA=2,则⊙O的直径AB等于( )
A.3
B.4
C.6
D.8
【答案】C
【分析】根据切割线定理得PT2=PA•PB从而可求得PB的长,也就得到了AB的长.
【解答】解:∵PT2=PA•PB,PT=4,PA=2,
∴PB=8,
∴AB=6,
故选:C.
2.(2024•西城区)如图,PA切⊙O于点A,PBC是⊙O的割线,如果PB=2,PC=8,那么PA的长为( )
A.2
B.4
C.6
D.
【答案】B
【分析】已知了PB、PC的长,由切割线定理可得PA2=PB•PC,进而可求出PA的长.
【解答】解:∵PA切⊙O于点A,PBC是⊙O的割线,
∴PA2=PB•PC=16,即PA=4;
故选:B.
【题型1】应用切线长定理证明
【典型例题】既有外接圆,又有内切圆的平行四边形是( )
A.矩形
B.菱形
C.正方形
D.矩形或菱形
【答案】C
【解析】根据矩形、菱形、正方形的性质逐个判断即可.
A、矩形只有外接圆,没有内切圆,故本选项不符合题意;
B、菱形只有内切圆,没有外接圆,故本选项不符合题意;
C、正方形既有外接圆,也有内切圆,故本选项符合题意;
D、矩形只有外接圆,没有内切圆,菱形只有内切圆,没有外接圆,故本选项不符合题意;
故选:C.
【举一反三1】如图所示,PA,PB是⊙O的切线,且∠APB=40°,下列说法不正确的是( )
A.PA=PB
B.∠APO=20°
C.∠OBP=70°
D.∠AOP=70°
【答案】C
【解析】根据切线长定理得A,B是正确的;再根据切线的性质定理以及直角三角形的两个锐角互余得D是正确的;根据切线的性质定理得C错误.
∵PA,PB是⊙O的切线,且∠APB=40°,
∴PA=PB,∠APO=∠BPO,∠A=∠B=90°,
∴∠OBP=∠OAP,
∴C是错误的.
故选:C.
【举一反三2】如图,已知PA,PB是⊙O的两条切线,A,B为切点,线段OP交⊙O于点M.给出下列四种说法:
①PA=PB;
②OP⊥AB;
③四边形OAPB有外接圆;
④M是△AOP外接圆的圆心.
其中正确说法的个数是( )
A.1
B.2
C.3
D.4
【答案】C
【解析】根据切线长定理判定①,根据线段垂直平分线的判定判断②,根据四边形的外接圆判断③,根据三角形的外心判定④.
解:∵PA,PB是⊙O的两条切线,A,B为切点,
∴PA=PB,所以①正确;
∵OA=OB,PA=PB,
∴OP垂直平分AB,所以②正确;
∵PA,PB是⊙O的两条切线,A,B为切点,
∴OA⊥PA,OB⊥PB,
∴∠OAP=∠OBP=90°,
∴点A、B在以OP为直径的圆上,
∴四边形OAPB有外接圆,所以③正确;
∵只有当∠APO=30°时,OP=2OA,此时PM=OM,
∴M不一定为△AOP外接圆的圆心,所以④错误.
故选:C.
【举一反三3】如图,四边形ABCD三边切⊙O于F、G、H,说明AB+CD与BC+AD的大小关系为: .
【答案】AB+CD<BC+AD
【解析】根据切线长定理和三角形的三边关系解答即可.
过点A作⊙O的切线,切点为点M,交BC于点E,
由题意得,DG=DH,CG=CF,AH=AM,EM=EF,
从而可得BC+AD=BF+AH+CD=BE+AE+CD,
在△ABE中,BE+AE>AB,
则BE+AE+CD>AB+CD.
即AB+CD<BC+AD.
故答案为:AB+CD<BC+AD
【举一反三4】直线PA、PB是⊙O的切线,A、B分别为切点,且∠APB=120°,⊙O的半径为4cm,则切线长PA为 cm.
【答案】
【解析】连接OP,由切线长定理易求得∠APO=60°;
连接OA,在Rt△OAP中,根据⊙O的半径及∠APO的度数即可求得PA的长.
如图,连接OP.
∵PA、PB分别切⊙O于点A、B,
∴∠APO=∠APB=60°.
连接OA,则∠OAP=90°.
Rt△OAP中,OA=4cm,∠APO=60°,
∴PA=OA÷tan60°=.
故答案为:.
【举一反三5】如图,圆O与四边形ABCD四边都相切,试讨论四边形ABCD边与边之间有何关系.
【答案】解:∵圆O与四边形ABCD四边都相切,
∴AG=AH,DF=DG,BE=BH,CE=CF,
∴AG+DG+CE+BE=AH+DF+CF+BH,
∴AD+BC=AB+CD,
即四边形ABCD的对边的和相等.
【题型2】应用切线长定理求解
【典型例题】如图,直线AB、BC、CD分别与⊙O相切于E、F、G,且AB∥CD,若OB=6cm,OC=8cm,则BE+CG的长等于( )
A.13
B.12
C.11
D.10
【答案】D
【解析】根据平行线的性质以及切线长定理,即可证明∠BOC=90°,再根据勾股定理即可求得BC的长,再结合切线长定理即可求解.
∵AB∥CD,
∴∠ABC+∠BCD=180°,
∵CD、BC,AB分别与⊙O相切于G、F、E,
∴∠OBC=∠ABC,∠OCB=∠BCD,BE=BF,CG=CF,
∴∠OBC+∠OCB=90°,
∴∠BOC=90°,
∴BC==10,
∴BE+CG=10(cm).
故选:D.
【举一反三1】如图,在等腰三角形ABC中,O为底边BC的中点,以O为圆心作半圆与AB,AC相切,切点分别为D,E.过半圆上一点F作半圆的切线,分别交AB,AC于M,N.那么的值等于( )
A.
B.
C.
D.1
【答案】B
【解析】连OM,ON,利用切线长定理知OM,ON分别平分角BMN,角CNM,再利用三角形和四边形的内角和可求得△OBM与△NOC还有一组角相等,由此得到它们相似,通过相似比可解决问题.
连OM,ON,如图,
∵MD,MF与⊙O相切,
∴∠1=∠2,
同理得∠3=∠4,
而∠1+∠2+∠3+∠4+∠B+∠C=360°,AB=AC
∴∠2+∠3+∠B=180°;
而∠1+∠MOB+∠B=180°,
∴∠3=∠MOB,即有∠4=∠MOB,
∴△OMB∽△NOC,
∴=,
∴BM•CN=BC2,
∴=.
故选:B.
【举一反三2】如图,PA,PB切⊙O于A、B两点,CD切⊙O于点E,交PA,PB于C,D.若△PCD的周长等于3,则PA的值是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】直接利用切线长定理得出AC=EC,DE=DB,PA=PB,进而求出PA的长.
∵PA,PB切⊙O于A、B两点,CD切⊙O于点E,交PA,PB于C,D,
∴AC=EC,DE=DB,PA=PB
∵△PCD的周长等于3,
∴PA+PB=3,
∴PA.
故选:A.
【举一反三3】如图,过⊙O外一点A引切线AB、AC,B、C为切点,若∠BAC=60°,BC=8cm,则⊙O的直径是 cm.
【答案】
【解析】连接OB、OA,设OA与BC相交于点D.首先由切线长定理求得∠BAO的度数,即可得出∠BOA的度数;进而可在Rt△OBD中,根据BD的长以及∠BOA的度数,求出OB的长,即可求得⊙O的直径.
如图,连接OB、OA,则∠OBA=90°.
∵AB、AC分别切⊙O于B、C,
∴AB=AC,∠BAO=∠CAO=∠BAC=30°.
∴OA垂直平分BC.
在Rt△OBD中,BD=BC=4cm,∠BOD=60°,
∴OB=BD÷sin60°=.
故⊙O的直径是cm.
故答案为:
【举一反三4】如图,已知圆O内切于五边形ABCDE,切点分别是M、N、P、Q、R,且AB=5,BC=7,CD=8,DE=9,EA=4,则的值是 .
【答案】
【解析】先设AM=x,BM=y,根据圆O内切于五边形ABCDE得出AM=AR,BM=BN,CN=CP,DP=DQ,EQ=ER,AR=AM,再根据AB=5,BC=7,CD=8,DE=9,EA=4分别表示出AM、BM、AR的长,再根据AB=5,AM=AR列出方程组,即可求出AM、MB的长.
设AM=x,BM=y,
∵圆O内切于五边形ABCDE,
∴AM=AR,BM=BN,CN=CP,DP=DQ,EQ=ER,AR=AM,
∴BN=y,
∵AB=5,
∴x+y=5,
∵BC=7,
∴CN=CP=7﹣y,
∵CD=8,∴DQ=DP=y+1,
∵DE=9,
∴EQ=ER=8﹣y,
∵EA=4,
∴AR=AM=y﹣4,
∴y﹣4=x,
∴,
解得:,
∴AM=,MB=,
∴==;
故答案为:
【举一反三5】如图,PA、PB分别切⊙O于点A、B,PA=6,∠APB=90°.点C是上一动点(C与点A、B不重合),过C作⊙O的切线分别交PA、PB于点M、N,设AM=x,BN=y.
求y关于x的函数解析式,并写出x的取值范围.
【答案】解:∵MA=MC=x,BN=CN=y,则MN=x+y.
∴MP=6﹣x,NP=6﹣y.
在直角△MNP中,根据勾股定理可得:(6﹣x)2+(6﹣y)2=(x+y)2.
即72﹣12x﹣12y=2xy
∴y=
即y=,(0<x<6)
【举一反三6】如图,PA、PB、CD是⊙O的切线,切点分别为点A、B、E,若△PCD的周长为18cm,∠APB=60°,求⊙O的半径.
【答案】解:连接OA,OP,则OA⊥PA,
根据题意可得:CA=CE,DE=DB,PA=PB,
∵PC+CE=DE+PD=18,
∴PC+CA+DB+PD=18,
∴PA=×18=9(cm),
∵PA、PB是⊙O的切线,
∴∠APO=∠APB=30°,
在Rt△AOP中,PO=2AO,AO>0,
故OA2+92=(2AO)2,
解得:OA=3,
故⊙O的半径为:3cm.
【题型3】应用切线长定理解决周长问题
【典型例题】以正方形ABCD的AB边为直径作半圆O,过点C作直线切半圆于点F,交AB边于点E,若△CDE的周长为12,则直角梯形ABCE周长为( )
A.12
B.13
C.14
D.15
【答案】C
【解析】根据切线长定理知:AE=EF,BC=CF;根据△CDE的周长可求出正方形ABCD的边长;在Rt△CDE中,利用勾股定理可将AE的长求出,进而可求出直角梯形ABCE的周长.
设AE的长为x,正方形ABCD的边长为a,
∵CE与半圆O相切于点F,
∴AE=EF,BC=CF,
∵EF+FC+CD+ED=12,
∴AE+ED+CD+BC=12,
∵AD=CD=BC=AB,
∴正方形ABCD的边长为4;
在Rt△CDE中,ED2+CD2=CE2,即(4﹣x)2+42=(4+x)2,解得:x=1,
∵AE+EF+FC+BC+AB=14,
∴直角梯形ABCE周长为14.
故选:C.
【举一反三1】如图,△ABC是一张三角形的纸片,⊙O是它的内切圆,点D是其中的一个切点,已知AD=10cm,小明准备用剪刀沿着与⊙O相切的任意一条直线MN剪下一块三角形(△AMN),则剪下的△AMN的周长为( )
A.20cm
B.15cm
C.10cm
D.随直线MN的变化而变化
【答案】A
【解析】利用切线长定理得出DM=MF,FN=EN,AD=AE,进而得出答案.
∵△ABC是一张三角形的纸片,⊙O是它的内切圆,点D是其中的一个切点,AD=10cm,
∴设E、F分别是⊙O的切点,
故DM=MF,FN=EN,AD=AE,
∴AM+AN+MN=AD+AE=10+10=20(cm).
故选:A.
【举一反三2】如图所示,⊙D的半径为3,A是圆D外一点且AD=5,AB,AC分别与⊙D相切于点B,C.G是劣弧BC上任意一点,过G作⊙D的切线,交AB于点E,交AC于点F.
(1)△AEF的周长是 ;
(2)当G为线段AD与⊙D的交点时,连接CD,则五边形DBEFC的面积是 .
【答案】(1)8;(2)9
【解析】(1)根据切线长定理就可证明BE=EG,FG=FC,则△AEF的周长是:AE+EG+FG+AF=AB+AC,据此即可求解;
(2)当G为线段AD与⊙D的交点时,EF于AD垂直,根据△AEG∽△ADB求得EF的长,根据S五边形DBEFC=S四边形ABDC﹣S△AEF求解.
(1)如图1所示:连接ED,DG,FD,CD,
∵AB,AC分别与⊙D相切于点B,C,
∴AB=AC,∠ABD=∠ACD=90°,
∵⊙D 的半径为3,A是圆D外一点且AD=5,
∴AB==4,
∵过G作⊙D的切线,交AB于点E,交AC于点F,
∴BE=EG,FG=FC,
则△AEF的周长是:AE+EG+FG+AF=AB+AC=8.
故答案为:8;
(2)如图2,AG=AD﹣DG=5﹣3=2.
∵在△AEG和△ADB中,∠ABD=∠AGD=90°,∠BAD=∠EAG,
∴△AEG∽△ADB,
∴=,即=,
∴EG=,
∴EF=2EG=3,
∴S△AEF=EF•AG=×3×2=3.
又∵S四边形ABDC=2S△ABD=AB•BD=3×4=12,
∴S五边形DBEFC=12﹣3=9.
故答案为:9.
【举一反三3】如图,⊙I为△ABC的内切圆,AB=9,BC=8,AC=10,点D、E分别为AB、AC上的点,且DE为⊙I的切线,则△ADE的周长为 .
【答案】11
【解析】根据切线长定理,可将△ADE的周长转化为AB+AC﹣BC的长,由此得解.
如图;
设DE、BD、BC、CE与⊙I的切点分别为F、G、H、M,由切线长定理知:
BH=BG、CH=CM、EM=EF、FD=DG、AM=AG;
则AG+AM=AB+AC﹣BC=11;
所以△ADE的周长=AD+DE+AE=AD+DG+EM+AE=AG+AM=11.
【举一反三4】已知PA、PB分别切⊙O于A、B,E为劣弧AB上一点,过E点的切线交PA于C、交PB于D.
(1)若PA=6,求△PCD的周长.
(2)若∠P=50°求∠DOC.
【答案】解:(1)连接OE,
∵PA、PB与圆O相切,
∴PA=PB=6,
同理可得:AC=CE,BD=DE,
△PCD的周长=PC+PD+CD=PC+PD+CE+DE=PA+PB=12;
(2)∵PA PB与圆O相切,
∴∠OAP=∠OBP=90°,∠P=50°,
∴∠AOB=360°﹣90°﹣90°﹣50°=130°,
在Rt△AOC和Rt△EOC中,
,
∴Rt△AOC≌Rt△EOC(HL),
∴∠AOC=∠COE,
同理:∠DOE=∠BOD,
∴∠COD=∠AOB=65°.
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