内容正文:
专题18 圆的核心知识点精讲
考点1、与圆有关的概念
1.圆的定义
(1)由圆的形成过程进行定义,如图,在一个平面内,
线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点A随之
旋转所形成的图形叫做圆,固定的端点O叫做圆心,线段OA
叫做半径。以点O为圆心的圆,记作“⊙O”,读作“圆O”。
(2)由圆的特性进行定义,圆心为O,半径为r的圆是平面内到定点O的距离等于定长r的点的集合.
2.与圆有关的概念
(1)弦:连结圆上任意两点的线段叫做弦。弦心距:圆心到弦的距离叫做弦心距。
(2)直径:经过圆心的弦叫做直径,直径等于半径的两倍。在同一个圆中,直径是最长的弦。
(3)弧:圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧。以A,B为端点的弧记作,读作“圆弧AB”或“弧AB”。
(4)半圆、优弧、劣弧:圆的任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧,每一条弧都叫做半圆。优弧:大于半圆的弧叫做优弧,用3个字母表示。劣弧:小于半圆的弧叫做劣弧。
(5)同心圆与等圆:圆心相同,半径不等的两个圆叫做同心圆。
圆心不同,半径相等的两个圆叫做等圆.同圆或等圆的半径相等。
(6)等弧:在同圆或等圆中,能够完全重合的弧叫做等弧。
3.圆心角、圆周角
(1)圆心角:顶点在圆心的角叫作圆心角,如图中的∠BOC。
(2)圆周角:顶点在圆上且两边都圆相交的角叫作圆周角,
如图中的∠BAC。
4.弓形和扇形
(1)弓形:由弦及其所对的弧组成的图形叫作弓形。
(2)扇形:由组成圆心角的两条半径和圆心角所对的弧围成的图形叫作扇形。
考点2、圆的基本性质
1.圆的对称性
(1)圆的中心对称图形:将圆绕圆心旋转180°能与自身重合,因此它是中心对称图形,它的对称中心是圆心。将圆绕圆心旋转任意角度都能与自身重合,这说明圆具有旋转不变性。
(2)圆的轴对称性:经过圆心任意画一条直线,并沿此直线将圆对折,直线两旁的部分能够完全重合,所以圆是轴对称图形,每一条直径所在的直线都是它的对称轴,圆有无数条对称轴。
2.垂径定理
(1)垂径定理:垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧。
如图所示:AB是⊙O的直径,CD为弦,AB⊥CD,垂足为E,则DP=CP,,。
(2)推论:平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧。
如图所示:AB是⊙O的直径,CD为弦,DP=CP,则AB⊥CD,则DP=CP,,。
3.弧、弦、圆心角之间的关系
(1)定理:在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦也相等。
(2)推论:在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量都分别相等。
4.圆周角定理
(1)定理:一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半。
情况
圆心在圆周角内部
圆心在圆周角的一条边上
圆心在圆周角外部
内部
结论
(2)圆周角定理的推论
推论1:同弧或等弧所对的圆周角相等。
推论2:半圆(或直径)所对的圆周角是直角;90°的圆周角所对的弦是直径。
5.圆内接四边形
(1)如果一个四边形的顶点都在同一个圆上,叫圆内接四边形,这个圆叫作这个四边形的外接圆。
(2)圆的内接四边形的性质:圆的内接四边形的对角互补(外角等于它相邻内角的对角)。
考点3、点与圆的位置关系
1.点与圆的位置关系,设⊙O的半径为r,点P到圆心的距离为d,则:
(1)点P在圆内;(2)点P在圆上;(3)点P在圆外。
2.三角形的外接圆与外心
(1)三角形的外接圆:经过三角形三个顶点的圆叫作三角形的外接圆,这个三角形叫作圆的内接三角形。
(2)三角形的外心:三角形外接圆的圆心叫作三角形的外心,三角形的外心是三角形三边垂直平分线的交点。
(3)三角形的外心到三角形的三个顶点的距离相等,等于外接圆的半径。
拓展:锐角三角形的外心在三角形的内部;直角三角形的外心是直角三角形斜边的中点;钝角三角形的外心在三角形外部。
考点4、直线与圆的位置关系
1.直线与圆的位置关系
(1)相交:直线和圆有两个公共点时,直线和圆相交,这时直线叫作圆的割线。
(2)相切:直线和圆有唯一的公共点时,直线和圆相切,这时直线叫作圆的切线,唯一的公共点叫作切点。
(3)相离:直线和圆没有公共点时,直线和圆相离。
(4)直线与圆的位置关系的性质和判定,设⊙O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d,则:①直线l和⊙O相交;②直线l和⊙O相切;③直线l和⊙O相离。
2.切线的性质定理和判定定理
(1)性质定理:圆的切线垂直于过切点的半径。
推论:①过圆心且垂直于切线的直线必过切点。②过切点且垂直于切线的直线必过圆心。
(2)判定定理:经过半径的外端且垂直于这条半径的直线是圆的切线。
拓展:判断切线还有以下方法:①定义:与圆只有一个公共点的的直线是圆的切线。
②若圆心到直线的距离等于圆的半径,则该直线是圆的切线。
3.切线长定理
(1)切线长:经过圆外一点的圆的切线,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:从圆外一点可以引圆的两条切线,它们的切线长相等,这一点和圆心的连线平分两条切线的夹角。
数学语言:如图,因为PA,PB是⊙O的两条切线,A,B为切点,所以PA=PB,∠APO=∠BPO=。
还可以得出以下结论:①PO⊥AB;②AC=BC;③;④PA⊥OA,PB⊥OB;⑤∠OAB=∠OBA=∠APO=∠BPO。
4.三角形的内切圆与内心
(1)定义:与三角形各边都相切的圆叫作三角形的内切圆。三角形的内切圆的圆心叫作三角形的内心,这个三角形叫作圆的外切三角形。
拓展:①若三角形的三边长分别为a,b,c,内切圆的半径为r,则此三角形的面积。
②若直角三角形的两条直角边长分别为a,b,斜边长为c,则此直角三角形的内切圆的半径。
(2)三角形内心的性质:三角形的内心到三边的距离相等,是三条角平分线的交点。
考点5、圆与圆的位置关系
设⊙O1的半径为r1,⊙O2半径为r2, 两圆心的距离为d,则:
位置关系
图示
公共点
数量关系
外离
无
d>r1+r2
外切
一个切点
d=r1+r2
相交
两个交点
<d<r1+r2
内切
一个切点
d=
内含
无
d<
考点6、正多边形与圆
1.圆的内接正n边形和外切正n边形的作法
(1)把圆分成n(n≥3)等份。
(2)依次连接各分点所得的多边形是这个圆的内接正n边形。
(3)经过各分点作圆的切线,以相邻切线的交点为顶点的多边形是这个圆的外切正n边形。
拓展:①任意三角形都有外接圆和内切圆,但只有正三角形的外接圆和内切圆是同心圆。②任意多边形(边数大于3)不一定有外接圆和内切圆,但当多边形是正多边形时,一
定有外接圆和内切圆,并且是同心圆。
2.正多边形的相关概念
(1)正多边形的中心:正多边形的外接圆的圆心叫作正多边形的中心。如图,O是正六边形ABCDEF的中心。
(2)正多边形的中心角:正多边形每一边所对的圆心角叫作
正多边形的中心角。正n边形的每一个中心角都等于。
(3)正多边形的半径:正多边形的外接圆的半径叫作正多边形的半径。
(4)正多边形的边心距:正多边形的中心到正多边形的一边的距离叫作正多边形的边心距。正多边形的边心距等于正多边形的内切圆的半径。
拓展:①正多边形的半径R、边长a和边心距r的关系:。
②正六边形的边长等于正六边形的外接圆的半径。
③正方形的边长等于正方形的外接圆的半径。
④正三角形的边长等于正三角形的外接圆的半径的倍。
(5)正多边形的对称性
①正n边形是旋转对称图形,最小旋转角为,即任一正n边形绕其中心旋转的正整数倍后,所得图形与原图形重合。
②所有的正多边形都是轴对称图形,一个正n边形共有n条对称轴,每条对称轴都经过正n边形的中心。
③如果正多边形有偶数条边,那么它既是轴对称图形,也是中心对称图形,它的中心就是对称中心。
3.正多边形的常用计算公式
(1)内角:正n边形的每个内角为。
(2)外角:正n边形的每个外角为。
(3)周长:正n边形的周长(a为边长)。
(4)面积:正n边形的面积(r为边心距,l为多边形周长)。
考点7、与圆有关的计算
1.弧长公式:(n°是圆心角的度数,R是圆的半径)。
2.扇形的面积公式:① (n°是圆心角的度数,R是半径)。② (l是n°圆心角所对的弧长,R是半径)。
3.设圆柱的的母线长为l,底面圆的半径为R,则:
圆柱侧面积:;圆柱表面积:。
4.设圆锥的母线长为l,底面圆的半径为r,高为h,则:
圆锥侧面积:;圆锥表面积:。
【题型1:垂径定理及推论】
例1.如图,AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB于点E,OC=5cm,CD=8cm,则BE=( )cm.
A.5 B.4 C.3 D.2
解:∵AB是⊙O的直径,∴OB=OC=5cm,∵弦CD⊥AB,∴CE=DE=4cm,
在Rt△OCE中,OC=5cm,∴,∴BE=OB﹣OE=5﹣3=2(cm).
故选:D.
例2.赵州桥是当今世界上建造最早,保存最完整的中国古代单孔敞肩石拱桥.如图,主桥拱
呈圆弧形,跨度约为37m,拱高约为7m,则赵州桥主桥拱半径R约为( )
A.20m B.28m C.35m D.40m
解:由题意可知,AB=37m,CD=7m,
设主桥拱半径为R m,∴OD=OC﹣CD=(R﹣7)m,
∵OC是半径,OC⊥AB,∴AD=BD=AB=(m),
在RtADO中,AD2+OD2=OA2,∴()2+(R﹣7)2=R2,
解得R=≈28.故选:B.
跟踪训练:
1.如图,点A,B,C在半径为2的⊙O上,∠ACB=60°,OD⊥AB,垂足为E,交⊙O于
点D,连接OA,则OE的长度为 1 .
解:如图,连接OB,∵∠ACB=60°,∴∠AOB=2∠ACB=120°,
∵OD⊥AB,∴ ,∠OEA=90°,
∴∠AOD=∠BOD=∠AOB=60°,
∴∠OAE=90°﹣60°=30°,
∴OE=OA=×2=1,故答案为:1.
2.如图,OA,OB,OC都是⊙O的半径,AC,OB交于点D.若AD=CD=8,OD=6,则
BD的长为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
解:∵AD=CD=8,∴OB⊥AC,
在Rt△AOD中,OA=,∴OB=10,
∴BD=10﹣6=4.故选:B.
3.如图,AD为直径,E为弦BC的中点,连接AB,AC.
(1)求证:△ABC为等腰三角形;
(2)连接BD,CD,若AD=8,四边形ABDC的面积为24,求DE的长.
解:(1)证明:∵E为弦BC的中点,AD为直径,
∴AD⊥BC,BE=CE,∴AB=AC,
∴△ABC为等腰三角形;
(2)解:连接OB,如图,
∵AD=8,四边形ABDC的面积为24,AD⊥BC,
∴,∴BC=6,∴BE=3,
∵AD=8,∴OB=OD=4,
∴,∴.
4.如图,CD为⊙O的直径,CD⊥AB,垂足为F,AO⊥BC,垂足为E,连接AC.
(1)求∠B的度数;
(2)若,求⊙O的半径.
解:(1)∵CD为⊙O的直径,CD⊥AB,AO⊥BC,
∴AF=BF,CE=BE,
∴CF垂直平分AB,AE垂直平分BC,
∴AB=AC=BC,
∴△ABC是等边三角形,
∴∠B=60°;
(2)设OC=r,
∵△ABC是等边三角形,CD⊥AB,
∴,
则在Rt△OCE中,,
由OE2+CE2=OC2得,
∴,
∴,
解得r=4,即OC=4,
∴⊙O的半径为4.
题型2:弧、弦、圆周角和圆心角
例1.如图,四边形ABDC内接于直径是AB的⊙O.若∠BED=25°,则∠ACD的度数为( )
A.105° B.115° C.125° D.135°
解:如图,连接BC,四边形ABDC内接于直径是AB的⊙O.
则∠BCD=∠BED=25°,∴∠ACB=90°,
∴∠ACD=∠ACB+∠BCD=90°+25°=115°,故选:B.
例2.如图,点A,B,C,在⊙O上,∠C=40°.则∠AOB的度数是( )
A.50° B.60° C.70° D.80°
解:∵∠C=∠AOB,∠C=40°,∴∠AOB=80°.故选:D.
例3.如图,AB是⊙O的直径,∠BAC=50°,则∠D=( )
A.20° B.40°
C.50° D.80°
解:∵AB是⊙O的直径,∴∠ACB=90°,∴∠BAC+∠ABC=90°,
∵∠BAC=50°,∴∠ABC=40°,∵,∴∠D=∠ABC=40°,故选:B.
跟踪训练:
1.如图,点A,B,C在⊙O上,若∠C=30°,则∠ABO的度数为( )
A.30° B.45° C.60° D.90°
解:∵∠C=30°,∴∠AOB=2∠C=60°,∵OA=OB,
∴∠ABO=∠BAO=×(180°﹣∠AOB)=60°,故选:C.
2.如图,点A,B,C在⊙O上,若∠C=55°,则∠AOB的度数为( )
A.95° B.100°
C.105° D.110°
解:∵∠AOB=2∠C,∠C=55°,∴∠AOB=110°,故选:D.
3.如图,四边形ABCD内接于⊙O,AB为⊙O的直径,连接AC,若∠ADC=110°,则∠BAC的度数为( )
A.22° B.21°
C.20° D.19°
解:∵四边形ABCD内接于⊙O,∴∠ABC+∠ADC=180°,
∵∠ADC=110°,∴∠ABC=70°,
∵AB为⊙O的直径,∴∠ACB=90°,∴∠BAC=90°﹣70°=20°,故选:C.
4.如图,AB是⊙O的直径,D,C是⊙O上的点,∠ADC=115°,则∠BAC的度数是( )
A.25° B.30° C.35° D.40°
解:解法一:如图,连接OC,∵∠ADC=115°,
∴优弧所对的圆心角为2×115°=230°,
∴∠BOC=230°﹣180°=50°,
∴∠BAC=∠BOC=25°,故选:A.
解法二:∵∠ADC=115°,
∴∠ABC=180°﹣115°=65°,
∵AB是⊙O的直径,∴∠ACB=90°,
∴∠BAC=90°﹣∠ABC=90°﹣65°=25°,故选:A.
5.如图,在⊙O中,弦AB,CD相交于点P.若∠A=48°,∠APD=80°,则∠B的度数
为( )
A.32° B.42° C.48° D.52°
解:∵∠A=48°,∠APD=80°,∴∠C=80°﹣48°=32°,
∵,∴∠B=∠C=32°.故选:A.
6.如图,已知点A,B,C在⊙O上,C为的中点.若∠BAC=35°,则∠AOB等于( )
A.140° B.120° C.110° D.70°
解:连接OC,如图:∵∠BAC=35°,∴∠BOC=2∠BAC=70°,
∵C为的中点.∴,∴∠AOC=∠BOC=70°,
∴∠AOB=∠AOC+∠BOC=140°,故选:A.
7.如图,A,B,C为⊙O上的三个点,∠AOB=4∠BOC,若∠ACB=60°,则∠BAC的度数是( )
A.20° B.18° C.15° D.12°
解:∵∠ACB=60°,∴∠AOB=2∠ACB=120°,
∵∠AOB=4∠BOC,∴∠BOC=30°,
∴∠BAC=∠BOC=15°.故选:C.
8.如图,四边形ABCD内接于⊙O,E为BC延长线上一点.若∠DCE=65°,则∠BOD的
度数是( )
A.65° B.115° C.130° D.140°
解:∵∠DCE=65°,∴∠DCB=180°﹣∠DCE=180°﹣65°=115°,
∵四边形ABCD内接于⊙O,∴∠BAD+∠DCB=180°,
∴∠BAD=65°,
∴∠BOD=2∠BAD=2×65°=130°,故选:C.
9.如图,四边形ABCD内接于⊙O,延长AD至点E,已知∠AOC=140°,那么∠CDE= °.
解:∵∠CDE+∠ADC=180°,∠B+∠ADC=180°,∴∠CDE=∠B,
∵∠B=∠AOC=×140°=70°,∴∠CDE=70°.故答案为:70.
题型3:点、直线与圆位置关系的判定
例1.如图,在△ABC中,AB=AC=5,D是BC的中点,现在以D为圆心,以DC为半径作⊙D,求:
(1)BC=8时,点A与⊙D的位置关系;
(2)BC=6时,点A与⊙D的位置关系;
(3)BC=5时,点A与⊙D的位置关系.
解:连接AD,(1)∵在△ABC中,AB=AC=5,BC=8,点D是BC的中点,
∴CD=4,∴AD=3,∵4>3,∴点A在⊙D内;
(2)∵在△ABC中,AB=AC=5,BC=6,点D是BC的中点,∴CD=3,∴AD=4,
∵4>3,∴点A在⊙D外;
(3)∵在△ABC中,AB=AC=5,BC=5,点D是BC的中点,∴CD,
∴AD,∵,∴点A在⊙D上.
例2.在同一平面内,已知⊙O的半径为2,圆心O到直线l的距离为3,点P为圆上的一个
动点,则点P到直线l的最大距离是( )
A.2 B.5 C.6 D.8
解:如图,由题意得,OA=2,OB=3,
当点P在BO的延长线与⊙O的交点时,
点P到直线l的距离最大,
此时,点P到直线l的最大距离是3+2=5,故选:B.
跟踪训练:
1.已知平面内有⊙O和点A,B,若⊙O半径为2cm,线段OA=3cm,OB=2cm,则直线AB与⊙O的位置关系为( )
A.相离 B.相交 C.相切 D.相交或相切
解:⊙O的半径为2cm,线段OA=3cm,OB=2cm,
即点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的位置关系为相交或相切,故选:D.
2.平面内,已知⊙O的半径是8cm,线段OP=7cm,则点P( )
A.在⊙O外 B.在⊙O上 C.在⊙O内 D.不能确定
解:∵平面内,已知⊙O的半径r是8cm,线段OP=7cm,∴r>OP,∴点P在⊙O内.
故选:C.
3.已知⊙O的半径等于5,圆心O到直线l的距离为6,那么直线l与⊙O的公共点的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.无法确定
解:∵⊙O的半径等于5,圆心O到直线l的距离为6,即圆心O到直线l的距离大于圆的半径,∴直线l和⊙O相离,∴直线l与⊙O没有公共点.故选:A.
题型4:切线的判定与性质
例1.如图,AB为⊙O的直径,OC⊥AB交⊙O于点C,D为OB上一点,延长CD交⊙O于点E,延长OB至F,使DF=FE,连接EF.
(1)求证:EF为⊙O的切线;
(2)若OD=1且BD=BF,求⊙O的半径.
解:(1)证明:如图,连接OE,
∵OE=OC,∴∠OEC=∠OCE,
∵DF=FE,∴∠FED=∠FDE,
∵∠FDE=∠CDO,∠CDO+∠OCD=90°,
∴∠FED+∠OEC=90°,
即∠FEO=90°,∴OE⊥FE,
∵OE是半径,
∴EF为⊙O的切线;
(2)解:设⊙O的半径EO=BO=r,则BD=BF=r﹣1,
∴FE=2BD=2(r﹣1),
在Rt△FEO中,由勾股定理得,
FE2+OE2=OF2,
∴(2r﹣2)2+r2=(2r﹣1)2,
解得r=3,或r=1(舍去),
∴⊙O的半径为3.
例2.如图,在△ABC中,O是AC上(异于点A,C)的一点,⊙O恰好经过点A,B,AD
⊥CB于点D,且AB平分∠CAD.
(1)判断BC与⊙O的位置关系,并说明理由.
(2)若AC=10,DC=8,求⊙O的半径长.
解:(1)BC与⊙O相切,理由如下:如图,连接OB,
∵OA=OB,
∴∠OAB=∠OBA,
∵AB平分∠CAD,
∴∠DAB=∠CAB,
∴∠DAB=∠OBA,
∴AD∥OB,
∵AD⊥CB,
∴OB⊥CB,
∵OB是⊙O的半径,∴BC与⊙O相切;
(2)∵∠D=90°,AC=10,DC=8,
∴AD==6,
∵AD∥OB,
∴,
∴,
∵OA=OB,∴OB=,
∴⊙O的半径长为.
跟踪训练:
1.如图,AB是⊙O的直径,AC是弦,D是的中点,CD与AB交于点E.F是AB延长线
上的一点,且CF=EF.
(1)求证:CF为⊙O的切线;
(2)若CF=4,BF=2,求⊙O的半径.
解:(1)证明:连接OC、OD,则OC=OD,
∴∠OCD=∠ODC,
∵CF=EF,
∴∠FCE=∠FEC=∠OED,
∵AB是⊙O的直径,D是的中点,
∴,
∴∠AOD=∠BOD180°=90°,
∴∠OCF=∠OCD+∠FCE=∠ODC+∠OED=90°,
∵OC是⊙O的半径,且CF⊥OC,
∴CF为⊙O的切线.
(2)解:∵CF=4,BF=2,OB=OC,
∴OF=OB+BF=OC+2,
∵∠OCF=90°,
∴OC2+CF2=OF2,
∴OC2+42=(OC+2)2,
解得OC=3,
∴⊙O的半径长为3.
2.如图,四边形ABCD内接于⊙O,∠DAB=90°,点E在BC的延长线上,且∠CED=
∠CAB.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)若AC∥DE,当AB=4,DC=2时,求AC的长.
解:(1)证明:如图,连接BD,
∵∠DAB=90°,
∴BD是⊙O的直径,
∴∠BCD=90°,
∴∠DEC+∠CDE=90°,
∵∠CED=∠CAB,
∴∠BAC+∠CDE=90°,
∵∠BAC=∠BDC,
∴∠BDC+∠CDE=90°,
∴∠BDE=90°,
即:BD⊥DE,
∵OD为⊙O的半径,
∴DE是⊙O的切线;
(2)解:设BD与AC交于点F,
由(1)知:BD⊥DE,
∵DE∥AC,
∴BD⊥AC,
∴CB=AB=4,,
在Rt△BCD中,,
∵S△BCD,
∴,
∴.
3.如图,AB是⊙O的直径,E为⊙O上的一点,点C是的中点,连接BC,过点C的直
线垂直于BE的延长线于点D,交BA的延长线于点P.
(1)求证:PC为⊙O的切线;
(2)若PC=2BO,PB=10,求BE的长.
解:(1)证明:连接OC,
∵点C是的中点,
∴∠ABC=∠DBC,
∵OC=OB,
∴∠ABC=∠OCB,
∴∠DBC=∠OCB,∴OC∥DB,
∵PD⊥BD,
∴PD⊥CO,∴PC为⊙O的切线;
(2)解:连接AE,设OB=OC=r,
∵PC=2BO=2r,∴OP=,
∵PB=10,∴3r+r=10,即r=.
∵OC∥DB,∴△PCO∽△PDB,
∴,
∴,
∴BD=,
∵AB是⊙O的直径,
∴AE⊥BD,
∴AE∥PD,
∴,∴,∴BE=.
题型5:三角形的外接圆和内切圆
例1.如图,⊙O是△ABC的内切圆,与AB、BC、CA分别相切于点D、E、F,∠DOE=120°,
∠EOF=150°.
(1)求△ABC的三个内角的大小;
(2)设⊙O的直径为d,证明:d=AB+AC﹣BC.
解:(1)解:∵⊙O是△ABC的内切圆,与AB、BC、CA分别相切于点D、E、F,
∴AB⊥OD,BC⊥OE,CA⊥OF,
∴∠ODB=∠OEB=∠OEC=∠OFC=90°,
∵∠DOE=120°,∠EOF=150°,
∴∠B=360°﹣∠ODB﹣∠OEB﹣∠DOE=60°,∠C=360°﹣∠OEC﹣∠OFC﹣∠EOF=30°,
∴∠A=180°﹣∠B﹣∠C=90°,
∴∠A、∠B、∠C的度数分别为90°、60°、30°.
(2)证明:∵AD=AF,BD=BE,CF=CE,
∴BD+CF=BE+CE=BC,
∵AB+AC=AD+BD+CF+AF=2AF+BC,
∴2AF=AB+AC﹣BC,
∵∠ODA=∠OFA=∠A=90°,
∴四边形ADOF是矩形,
∴OD=AF,
∵⊙O的直径为d,OD为⊙O的半径,
∴d=2OD=2AF,
∴d=AB+AC﹣BC.
例2.如图,⊙O是△ABC的外接圆,点E是△ABC的内心,AE的延长线交BC于点F,交
⊙O于点D,连接BD,BE.
(1)求证:DB=DE;
(2)若AE=3,DF=4,求DB的长.
解:(1)证明:∵点E是△ABC的内心,
∴AE平分∠BAC,BE平分∠ABC,
∴∠BAD=∠CAD,∠ABE=∠CBE,
又∵∠CAD与∠CBD所对弧为,
∴∠CAD=∠CBD=∠BAD.
∵∠BED=∠ABE+∠BAD,∠DBE=∠CBE+∠CBD,
∴∠BED=∠DBE,
故DB=DE.
(2)解:∵∠D=∠D,∠DBF=∠CAD=∠BAD,
∴△ABD∽△BFD,
∴①,
∵DF=4,AE=3,设EF=x,
由(1)可得DB=DE=4+x,
则①式化为,
解得:x1=2,x2=﹣6(不符题意,舍去),
则DB=4+x=4+2=6.
跟踪训练:
1.如图,在△ABC中,AB=AC=10,BC=16.
(1)尺规作图:作△ABC的外接圆(保留作图痕迹);
(2)第(1)问中所作外接圆的半径为 (直接写出答案).
解:(1)如图,⊙O即为所求;
(2)过A作AD⊥BC,连接OB,则BDBC=8,
∴AD6,
设△ABC的外接圆的半径AO=r,
在Rt△OCD中,82+(r﹣6)2=r2,
解得:r,故答案为:.
2.如图,⊙O是△ABC的外接圆,AB是⊙O的直径,半径OD⊥AC,垂足为点E,连接BD.
(1)求证:BD平分∠ABC;
(2)若AC=8,DE=2,求线段BD的长.
解:(1)证明:∵半径 OD⊥AC,
∴弧AD=弧CD,AE=CE,
∴∠ABC=∠CBD,∴BD平分∠ABC,
(2)解:如图,连接AD,
∵OD⊥AC,AC=8,∴AE,
设圆O的半径为R,则OE=R﹣2,
在Rt△AEO中,由勾股定理得:
(R﹣2)2+42=R2,解得R=5,∴AB=10,
在Rt△ADE中,由勾股定理得:
AD2,
∵AB是⊙O的直径,∴∠ADB=90°,
在Rt△ADB中,由勾股定理得:BD4.
3.已知△ABC的周长为l,其内切圆的面积为πr2,则△ABC的面积为( )
A.rl B.πrl C.rl D.πrl
解:如图,设内切圆O与△ABC相切于点D,点E,点F,连接OA,OB,OC,OE,OF,OD,
∵AB切⊙O于E,
∴OE⊥AB,OE=r,
∴S△AOB=AB×OE=AB×r,
同理:S△BOC=BC×r,S△AOC=AC×r,
∴S=S△AOB+S△BOC+S△AOC=AB×r+BC×r+AC×r=(AB+BC+AC)×r,
∵l=AB+BC+AC,∴S=lr,故选:A.
4.如图,在△ABC中,点D为△ABC的内心,∠A=60°,CD=2,BD=4.则△DBC的面
积是( )
A.4 B.2 C.2 D.4
解:过点B作BH⊥CD的延长线于点H.
∵点D为△ABC的内心,∠A=60°,
∴∠DBC+∠DCB=(∠ABC+∠ACB)=(180°﹣∠A),
∴∠BDC=90°+∠A=90°+×60°=120°,
则∠BDH=60°,
∵BD=4,
∴DH=2,BH=2,
∵CD=2,
∴△DBC的面积=CD•BH==,故选:B.
5.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,内切圆⊙I与BC相切于点D,∠BIC=105°,AB=8cm,求:
(1)∠IBA和∠A的度数;
(2)BC和AC的长;
(3)内切圆⊙I的半径和BI的长.
解:(1)∵⊙I是△ABC的内切圆,∠ACB=90°,∠BIC=105°,
∴∠ICB=∠ICA∠ACB=45°,∠IBC=∠IBA∠ABC,
∴∠IBC=∠IBA=180°﹣∠ICB﹣∠BIC=30°,∴∠ABC=2∠IBC=60°,
∴∠A=90°﹣∠ABC=30°,∴∠IBA和∠A的度数都是30°.
(2)∵∠ACB=90°,∠A=30°,AB=8cm,
∴BCAB=4cm,∴AC4(cm),
∴BC和AC的长分别为4cm和4cm.
(3)连接ID,
∵△ABC的内切圆⊙I与BC相切于点D,
∴BC⊥ID,∴∠IDC=∠IDB=90°,
由(1)得∠ICB=45°,∠IBC=30°,
∴∠DIC=∠ICB=45°,
∴CD=ID,BI=2ID,
∴BDID,
∵BD+CD=BC,
∴ID+ID=4,
解得ID=22,
∴BI=2×(22)=(44)cm,
∴内切圆⊙I的半径和BI的长分别为(22)cm和(44)cm.
题型6:正多边形和圆的有关计算
例1.将一个正六边形绕其中心旋转后仍与原图形重合,旋转角的大小不可能是( )
A.60° B.90° C.180° D.360°
解:由于正六边形的中心角为=60°,
所以正六边形绕其中心旋转后仍与原图形重合,旋转角可以为60°或60°的整数倍,
即可以为60°,120°,180°,240°,300°,360°,不可能是90°,
故选:B.
例2.如图,在圆内接正六边形ABCDEF中,半径OB=3,求这个正六边形的周长.
解:如图,连接OC,∴OB=OC.
由题意可得:∠BOC60°.
∴△OBC是等边三角形,
∴BC=OB=3,
∴这个正六边形的周长为6×3=18.
跟踪训练:
1.如图,正五边形ABCDE内接于⊙O,连接OC,OD,则∠BAE﹣∠COD=( )
A.60° B.54° C.48° D.36°
解:∵五边形ABCDE是正五边形,
∴∠BAE==108°,∠COD==72°,
∴∠BAE﹣∠COD=108°﹣72°=36°,
故选:D.
2.如图,正六边形ABCDEF内接于⊙O,PA与⊙O相切于点A,求∠PAB的度数.
解:连接OA、OB,
由题意可得:,
∵OA=OB,
∴△AOB是等边三角形,
∴∠OAB=60°,
∵PA与⊙O相切于点A,
∴OA⊥AP,
∴∠OAP=90°,
∴∠PAB=∠OAP﹣∠OAB=90°﹣60°=30°.
3.如图,正方形ABCD是半径为6的⊙O的内接四边形,求正方形ABCD的边长和边心距.
解:作OE⊥BC于点E,
∵正方形ABCD是半径为6的⊙O的内接四边形,
∴OB=OC=6,∠BOC360°=90°,
∴BC6,BE=CE,
∴OEBC=3,
∴正方形ABCD的边长和边心距分别为6和3.
4.如图,正六边形ABCDEF内接于⊙O,点P在上,点Q是的中点,则∠CPQ的度数
为( )
A.30° B.45° C.36° D.60°
解:如图,连接OC,OD,OQ,OE,
∵正六边形ABCDEF,Q是的中点,
∴∠COD=∠DOE==60°,
∠DOQ=∠EOQ=∠DOE=30°,
∴∠COQ=∠COD+∠DOQ=90°,
∴∠CPQ=∠COQ=45°,故选:B.
题型7:弧长和扇形面积的有关计算
例1.如图,点A、B、C在⊙O上,∠ACB=60°,OD⊥AB,垂足为E,交⊙O于点D,DE=1,连接OA、OB,求的长度.
解:如图,连接OB,
由圆周角定理得:∠AOB=2∠ACB=2×60°=120°,
∵OA=OB,
∴∠OAB=∠OBA(180°﹣120°)=30°,
∴OEOA,
∴OEOD,
∵DE=1,
∴OD=2,
∴的长为:.
例2.如图,A,B,C是⊙O上的三点,∠CAO=25°,∠BCO=35°,OC=3.
(1)∠AOB= 120° .
(2)求阴影部分的面积.
解:(1)由条件可知2∠ACB=∠BOA,∠ACO=∠OAC=25°,
∵∠ACO+∠OCB=∠ACB,∠ACO=25°,∠OCB=35°,
∴∠ACB=60°,
∵2∠ACB=∠BOA,∠ACB=60°,∴∠BOA=120°;
(2)阴影部分的面积为.
跟踪训练:
1.如图,在⊙O中,已知弦AC,BD相交于点E,连结AD,AC=BD.
(1)求证:∠A=∠D.
(2)若AC⊥BD,⊙O的半径为4,求的长.
解:(1)证明:∵AC=BD,∴,∴,
∴,
∴∠A=∠D;
(2)解:连接OC,OD,
∵AC⊥BD,
∴∠AED=90°,
∴∠A=∠ADE=45°,∴∠COD=2∠A=90°,
∵⊙O的半径为4,∴的长为2π.
2.如图,⊙O的直径AB⊥CD于点M,且M是半径OB的中点,CD=8cm.
(1)求直径AB的长;
(2)求弓形(阴影部分)的面积.
解:(1)连接OD,
∵AB⊥DC,CD=8cm,
∴DMcm.
∵M是半径OB的中点,
令⊙O的半径为rcm,
∴OM的长为 cm.
在Rt△ODM中,
,解得r,
∴直径AB的长为cm.
(2)连接OC,
在Rt△ODM中,
∵OM,
∴∠ODM=30°.
又∵OD=OC,
∴∠ODM=∠OCM=30°,
∴∠COD=120°,
∴(cm2).
又∵(cm2),
∴(cm2).
3.如图,已知AB是半圆O的直径,点P是半圆上一点,连结BP,并延长BP到点C,使PC=BP,连结AC.
(1)求证:AB=AC.
(2)若AB=4,∠ABC=30°,求阴影部分的面积.
解:(1)证明:连接AP,
∵AB是半圆O的直径,
∴∠APB=90°,
∴AP⊥BC.
∵PC=PB,
∴△ABC是等腰三角形,即AB=AC;
(2)解:连接OP,
∵∠ABC=30°,
∴∠PAB=60°,
∴∠POB=120°.
∵点O是AB的中点,
∴S△POBS△PABAP•PB2×2,
∴S阴影=S扇形BOP﹣S△POB
π.
4.如图,以等边三角形ABC的边AB为直径作半圆,交BC于点D,交AC于点E,AB=6.
(1)求的长;
(2)求图中阴影部分的面积.
解:(1)连接OD,AD,
∵AB为直径,
∴∠ADB=90°,
即AD⊥BC.
又∵△ABC是等边三角形,
∴AB=AC,
∴BD=CD.
又∵AO=BD,
∴OD是△ABC的中位线,
∴OD∥AC,
∴∠BOD=∠BAC=60°,
∴AOD=180°﹣60°=120°,
∴2π.
(2)在Rt△ABD中,
AD,
∴,
∴.
又∵,
∴.
题型8:圆锥的有关计算
例4.如果圆锥侧面展开图的面积是15π,母线长是5,则这个圆锥的底面半径是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
解:设底面半径为R,则底面周长=2πR,圆锥的侧面展开图的面积=×2πR×5=15π,
∴R=3.故选:A.
跟踪训练:
1.圆锥的底面圆半径是1,母线长是3,它的侧面展开图的圆心角是( )
A.90° B.100° C.120° D.150°
解:圆锥侧面展开图的弧长是:2π×1=2π,设圆心角的度数是n度.则,
解得:n=120.故选:C.
2.蒙古包可以近似地看作由圆锥和圆柱组成.下图是一个蒙古包的示意图,底面圆半径DE=2m,圆锥的高AC=1.5m,圆柱的高CD=2.5m,则下列说法错误的是( )
A.圆柱的底面积为4πm2
B.圆柱的侧面积为10πm2
C.圆锥的母线AB长为2.25m
D.圆锥的侧面积为5πm2
解:∵底面圆半径DE=2m,∴圆柱的底面积为4πm2,所以A选项不符合题意;
∵圆柱的高CD=2.5m,
∴圆柱的侧面积=2π×2×2.5=10π(m2),所以B选项不符合题意;
∵底面圆半径DE=2m,即BC=2m,圆锥的高AC=1.5m,
∴圆锥的母线长AB=(m),所以C选项符合题意;
∴圆锥的侧面积=×2π×2×2.5=5π(m2),所以D选项不符合题意.故选:C.
3.如图所示,圆锥形烟囱帽的底面半径为12cm,侧面展开图为半圆形,则它的母线长为( )
A.10cm B.20cm C.5cm D.24cm
解:设母线的长为R,由题意得,πR=2π×12,
解得R=24,∴母线的长为24cm,
故选:D.
专题练习-基础过关
1.如图,点A、B、C在⊙O上,若∠C=38°,则∠AOB的度数为( )
A.38° B.76° C.80° D.60°
解:∵∠AOB=2∠C,∠C=38°,∴∠AOB=76°,故选:B.
2.如图,△ABC的三点都在⊙O上,AB是直径,∠BAD=50°,则∠ACD的度数是( )
A.40° B.50° C.55° D.60°
解:∵AB是⊙O的直径,∴∠ACB=90°,∵∠BAD=50°,∴∠BAD=∠BCD=50°,
∴∠ACD=∠ACB﹣∠BAD=90°﹣50°=40°.故选:A.
3.如图,四边形ABCD内接于⊙O,AB是⊙O的直径,连接AC,若∠CAB=40°,则∠AD
C的度数是( )
A.40° B.50° C.110° D.130°
解:∵AB为⊙O的直径,∴∠ACB=90°,∴∠B=90°﹣∠CAB=90°﹣40°=50°,
∵四边形ABCD内接于⊙O,∴∠ADC=180°﹣∠B=180°﹣50°=130°,故选:D.
4.如图,△ABC是⊙O的内接三角形,∠BAC=35°,则∠BOC的度数为( )
A.60° B.65° C.70° D.75°
解:∵∠BAC=35°,∴∠BOC=2∠BAC=2×35°=70°.故选:C.
5.已知三角形的周长为12,面积为6,则该三角形内切圆的半径为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
解:设这个三角形的内切圆半径是r,∵三角形周长为12,面积为6,
∴×12r=6,解得r=1.故选:D.
6.如图,AB与⊙O相切于点B,AO的延长线交⊙O于点C,连接BC.若∠A=36°,则∠
C的度数为( )
A.18° B.27° C.36° D.54°
解:连接OB,∵AB切圆O于B,∴OB⊥AB,∴∠OBA=90°,
∵∠A=36°,∴∠AOB=180°﹣∠A﹣∠OBA=54°,
∵∠C和∠AOB是同弧所对的圆周角和圆心角,
∴∠C=∠AOB=27°.故选:B.
7.如图,AB为⊙O的直径,CD切⊙O于点C,交AB的延长线于点D,且CO=CD,则∠A
的度数为( )
A.45° B.30° C.22.5° D.37.5°
解:∵CD切⊙O于C,
∴OC⊥CD,∴∠OCD=90°,
∵CO=CD,
∴∠COD=∠D=45°,
∵OA=CO,
∴∠OAC=∠OCA,
∵∠COD=∠OAC+∠OCA=45°,∴∠A=22.5°.
故选:C.
8.如图,AB是⊙O的直径,点C、D在⊙O上.若∠BAC=30°.则∠ADC的大小是( )
A.130° B.120° C.110° D.100°
解:连接BC,
∵AB是⊙O的直径,∠BAC=30°,
∴∠ABC=90°﹣30°=60°,
∴∠ADC=180°﹣60°=120°,故选:B.
9.如图,四边形ABCD内接于⊙O,若∠C=130°,则∠BOD的度数为( )
A.50° B.100° C.130° D.150°
解:∵四边形ABCD内接于⊙O,∴∠A+∠C=180°,而∠C=130°,
∴∠A=180°﹣∠C=50°,∴∠BOD=2∠A=100°.故选:B.
10.如图,五边形ABCDE是⊙O的内接正五边形,则正五边形的中心角∠COD的度数是( )
A.72° B.60° C.48° D.36°
解:∵五边形ABCDE是⊙O的内接正五边形,
∴五边形ABCDE的中心角∠COD的度数为=72°,
故选:A.
11.如图,正六边形ABCDEF内接于⊙O,⊙O的半径为4,则这个正六边形的边心距OM和的长分别为( )
A.2, B.,π C.2, D.2,
解:如图所示,连接OC、OB,∵多边形ABCDEF是正六边形,∴∠BOC=60°,
∵OC=OB,∴△BOC是等边三角形,∴∠OBM=60°,
∴OM=OBsin∠OBM=4×=2,的长=;故选:D.
12.如图,⊙O的半径为1,点A、B、C都在⊙O上,∠B=45°,则的长为( )
A.π B.π C.π D.π
解:∵∠B=45°,∴∠AOC=90°,∵⊙O的半径为1,∴的长=,故选:C.
13.如图,AB是半圆O的直径,C、D是半圆上两点,且满足∠ADC=120°,BC=1,则的长为( )
A. B. C. D.
解:如图,连接OC.∵∠ADC=120°,∴∠ABC=60°,
∵OB=OC,∴∠OCB=∠OBC=∠B=60°,OB=OC=BC=1,
∴的长为,故选:A.
14.如图,四边形ABCD为正方形,边长为4,以B为圆心、BC长为半径画,E为四边形内部一点,且BE⊥CE,∠BCE=30°,连接AE,则阴影部分面积( )
A. B.6π C. D.
解:如图,作EF⊥AB于点F,
∵BE⊥CE,∠BCE=30°,
∴BE=BC=2,∠CBE=60°,
∴CE=BE=2,∠EBF=30°,
∴EF=BE=1,
∴S阴影=S扇形ABC﹣S△BCE﹣S△ABE==4π﹣2﹣2.
故选:C.
15.如图,圆锥的母线长为5cm,高是4cm,则圆锥的侧面展开扇形的圆心角是( )
A.180° B.216° C.240° D.270°
解:∵圆锥的母线长为5cm,高是4cm,∴圆锥底面圆的半径为:(cm),
∴2π×3=,解得n=216°.故选:B.
16.已知圆锥的底面半径是4,母线长是5,则圆锥的侧面积是( )
A.10π B.15π C.20π D.25π
解:圆锥的侧面积=×2π×4×5=20π,
故选:C.
17.如图,四边形ABCD内接于⊙O,E是BC延长线上一点,若∠BAD=105°,则∠DCE的度数是 .
解:∵∠BAD=105°,
∴∠BCD=180°﹣∠BAD=75°,
∴∠DCE=180°﹣∠BCD=105°.
18.如图,△ABC内接于⊙O,BD是⊙O的直径,若∠ABD=62°,则∠C的度数是 .
解:连接AD,
∵BD是⊙O的直径,
∴∠BAD=90°,
∵∠ABD=62°,
∴∠D=90°﹣∠ABD=28°,
∴∠C=∠D=28°,
19.如图,点A,B,C,D在⊙O上,∠CAD=30°,∠ABD=50°,则∠ADC= 100° .
解:∵∠ABD=50°,
∴∠ACD=50°,
∵∠CAD=30°,
∴∠ADC=180°﹣∠DAC﹣∠ACD=180°﹣30°﹣50°=100°.
20.如图,AB是⊙O的直径,C是⊙O上的一点,直线MN经过点C,过点A作直线MN的
垂线,垂足为点D,且AC平分∠BAD.
(1)求证:直线MN是⊙O的切线;
(2)若AD=4,AC=5,求⊙O的半径.
解:(1)连接OC,∵OA=OC,
∴∠OAC=∠OCA,∵∠CAB=∠DAC,∴∠DAC=∠OCA,
∴OC∥AD,∵AD⊥MN,
∴OC⊥MN,
∵OC为半径,
∴MN是⊙O切线;
(2)∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
∵∠ACB=∠ADC=90°,
∵∠DAC=∠BAC,
∴△ADC∽△ACB,∴,
∴,∴AB=,∴⊙O半径是.
21.△ABC的三边长分别是a,b,c.
(1)若△ABC为直角三角形,且a=5,b=12,则c= 13或 ;
(2)设a=n2﹣1,b=2n,c=n2+1,试判断△ABC的形状并说明理由;
(3)如图,若a=8,b=6,c=10,分别以a,b为直径向外作半圆,以c为直径向上作半圆,直接写出图中阴影部分的面积.
解:①当a,b为直角边时:
∵c2=a2+b2=52+122=169,∴c=13;
②当b为斜边时:
∵c2=b2﹣a2=122﹣52=119,
∴c,
综上所述,c=13或,
(2)△ABC是直角三角形,理由:
∵(n2﹣1)2+(2n)2=n4﹣2n2+1+4n2=n4+2n2+1=(n2+1)2,
∴△ABC是直角三角形;
(3)设以AC为直径的半圆面积为S1,以BC为直径的半圆面积为S2,以AB为直径的半圆面积为S3,
∴S阴影=S1+S2+S△ABC﹣S3
π×()2π×()2abπ×()2
πb2πa2πc2ab
π(a2+b2﹣c2)ab,
∵△ABC是以AB为斜边的直角三角形,∴a2+b2=c2,
∵a=8,b=6,∴S阴影8×6=24.
22.如图,正方形ABCD内接于⊙O,,求证:BM=CM.
证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=CD,
∴,
∵,
∴,即,
∴BM=CM.
23.如图,CD是⊙O的直径,∠EOD=75°,AE交⊙O于点B,且AB=OC,求∠A的度数.
解:连接OB,
∵AB=OC,OC=OB,
∴AB=OB,
∴∠BOA=∠A,
∴∠EBO=∠BOA+∠A=2∠A,
∵OE=OB,
∴∠OEB=∠EBO=2∠A,
∵∠EOD是△AOE的外角,
∴∠EOD=∠OEB+∠A=3∠A,
∵∠EOD=75°,
∴3∠A=75°,
解得∠A=25°.
24.如图,已知△ABC,以AB为直径的⊙O分别交AC,BC于点D,E,连接DE,且ED=
EC.
(1)求证:AB=AC;
(2)若AB=10,AD=6,求BC的长.
解:(1)证明:∵∠EDC+∠ADE=180°,∠B+∠ADE=180°,
∴∠EDC=∠B,
∵ED=EC,
∴∠EDC=∠C,
∴∠B=∠C,
∴AB=AC;
(2)解:连接AE,
∵AB为直径,
∴AE⊥BC,
由(1)知AB=AC=10,
∴CD=AC﹣AD=4,BE=CE,
∴BE=CEBC,
∵∠EDC=∠B,∠C=∠C,
∴△CDE∽△CBA,
∴,
∴,
∴BC.
25.如图,AB为⊙O的直径,C为⊙O上一点,D为AC的中点,过C作⊙O的切线交OD
的延长线于E,交AB的延长线于F,连EA.
(1)求证:EA与⊙O相切;
(2)若CE=3,CF=2,求⊙O的半径.
解:(1)证明:如图,连接OC,
∵EF为切线,∴∠OCE=90°,
∵D为AC中点,∴OE⊥AC,
∴EC=EA,∴∠ECA=∠EAC,
∵OA=OC,
∴∠OCA=∠OAC,
∴∠OAC+∠EAC=∠OCA+∠ECA=90°,即∠EAO=90°,
∴EA为⊙O的切线;
(2)解:连接BC,∵AB为直径,
∴∠BCA=90°,∴∠CAB+∠CBA=90°,
∵EF为切线,
∴∠BCF+∠BCO=90°,且∠BCO=∠CBA,
∴∠BCF=∠CAF,∴△BCF∽△CAF,
∴,
由(1)知EA为⊙O切线,则EA=EC=3,EF=EC+FC=5,
在Rt△AEF中,可求得AF=4,
∴,解得BF=1,
∴AB=AF﹣BF=3,∴⊙O的半径为.
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专题18 圆的核心知识点精讲
考点1、与圆有关的概念
1.圆的定义
(1)由圆的形成过程进行定义,如图,在一个平面内,
线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点A随之
旋转所形成的图形叫做圆,固定的端点O叫做圆心,线段OA
叫做半径。以点O为圆心的圆,记作“⊙O”,读作“圆O”。
(2)由圆的特性进行定义,圆心为O,半径为r的圆是平面内到定点O的距离等于定长r的点的集合.
2.与圆有关的概念
(1)弦:连结圆上任意两点的线段叫做弦。弦心距:圆心到弦的距离叫做弦心距。
(2)直径:经过圆心的弦叫做直径,直径等于半径的两倍。在同一个圆中,直径是最长的弦。
(3)弧:圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧。以A,B为端点的弧记作,读作“圆弧AB”或“弧AB”。
(4)半圆、优弧、劣弧:圆的任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧,每一条弧都叫做半圆。优弧:大于半圆的弧叫做优弧,用3个字母表示。劣弧:小于半圆的弧叫做劣弧。
(5)同心圆与等圆:圆心相同,半径不等的两个圆叫做同心圆。
圆心不同,半径相等的两个圆叫做等圆.同圆或等圆的半径相等。
(6)等弧:在同圆或等圆中,能够完全重合的弧叫做等弧。
3.圆心角、圆周角
(1)圆心角:顶点在圆心的角叫作圆心角,如图中的∠BOC。
(2)圆周角:顶点在圆上且两边都圆相交的角叫作圆周角,
如图中的∠BAC。
4.弓形和扇形
(1)弓形:由弦及其所对的弧组成的图形叫作弓形。
(2)扇形:由组成圆心角的两条半径和圆心角所对的弧围成的图形叫作扇形。
考点2、圆的基本性质
1.圆的对称性
(1)圆的中心对称图形:将圆绕圆心旋转180°能与自身重合,因此它是中心对称图形,它的对称中心是圆心。将圆绕圆心旋转任意角度都能与自身重合,这说明圆具有旋转不变性。
(2)圆的轴对称性:经过圆心任意画一条直线,并沿此直线将圆对折,直线两旁的部分能够完全重合,所以圆是轴对称图形,每一条直径所在的直线都是它的对称轴,圆有无数条对称轴。
2.垂径定理
(1)垂径定理:垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧。
如图所示:AB是⊙O的直径,CD为弦,AB⊥CD,垂足为E,则DP=CP,,。
(2)推论:平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧。
如图所示:AB是⊙O的直径,CD为弦,DP=CP,则AB⊥CD,则DP=CP,,。
3.弧、弦、圆心角之间的关系
(1)定理:在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦也相等。
(2)推论:在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量都分别相等。
4.圆周角定理
(1)定理:一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半。
情况
圆心在圆周角内部
圆心在圆周角的一条边上
圆心在圆周角外部
内部
结论
(2)圆周角定理的推论
推论1:同弧或等弧所对的圆周角相等。
推论2:半圆(或直径)所对的圆周角是直角;90°的圆周角所对的弦是直径。
5.圆内接四边形
(1)如果一个四边形的顶点都在同一个圆上,叫圆内接四边形,这个圆叫作这个四边形的外接圆。
(2)圆的内接四边形的性质:圆的内接四边形的对角互补(外角等于它相邻内角的对角)。
考点3、点与圆的位置关系
1.点与圆的位置关系,设⊙O的半径为r,点P到圆心的距离为d,则:
(1)点P在圆内;(2)点P在圆上;(3)点P在圆外。
2.三角形的外接圆与外心
(1)三角形的外接圆:经过三角形三个顶点的圆叫作三角形的外接圆,这个三角形叫作圆的内接三角形。
(2)三角形的外心:三角形外接圆的圆心叫作三角形的外心,三角形的外心是三角形三边垂直平分线的交点。
(3)三角形的外心到三角形的三个顶点的距离相等,等于外接圆的半径。
拓展:锐角三角形的外心在三角形的内部;直角三角形的外心是直角三角形斜边的中点;钝角三角形的外心在三角形外部。
考点4、直线与圆的位置关系
1.直线与圆的位置关系
(1)相交:直线和圆有两个公共点时,直线和圆相交,这时直线叫作圆的割线。
(2)相切:直线和圆有唯一的公共点时,直线和圆相切,这时直线叫作圆的切线,唯一的公共点叫作切点。
(3)相离:直线和圆没有公共点时,直线和圆相离。
(4)直线与圆的位置关系的性质和判定,设⊙O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d,则:①直线l和⊙O相交;②直线l和⊙O相切;③直线l和⊙O相离。
2.切线的性质定理和判定定理
(1)性质定理:圆的切线垂直于过切点的半径。
推论:①过圆心且垂直于切线的直线必过切点。②过切点且垂直于切线的直线必过圆心。
(2)判定定理:经过半径的外端且垂直于这条半径的直线是圆的切线。
拓展:判断切线还有以下方法:①定义:与圆只有一个公共点的的直线是圆的切线。
②若圆心到直线的距离等于圆的半径,则该直线是圆的切线。
3.切线长定理
(1)切线长:经过圆外一点的圆的切线,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:从圆外一点可以引圆的两条切线,它们的切线长相等,这一点和圆心的连线平分两条切线的夹角。
数学语言:如图,因为PA,PB是⊙O的两条切线,A,B为切点,所以PA=PB,∠APO=∠BPO=。
还可以得出以下结论:①PO⊥AB;②AC=BC;③;④PA⊥OA,PB⊥OB;⑤∠OAB=∠OBA=∠APO=∠BPO。
4.三角形的内切圆与内心
(1)定义:与三角形各边都相切的圆叫作三角形的内切圆。三角形的内切圆的圆心叫作三角形的内心,这个三角形叫作圆的外切三角形。
拓展:①若三角形的三边长分别为a,b,c,内切圆的半径为r,则此三角形的面积。
②若直角三角形的两条直角边长分别为a,b,斜边长为c,则此直角三角形的内切圆的半径。
(2)三角形内心的性质:三角形的内心到三边的距离相等,是三条角平分线的交点。
考点5、圆与圆的位置关系
设⊙O1的半径为r1,⊙O2半径为r2, 两圆心的距离为d,则:
位置关系
图示
公共点
数量关系
外离
无
d>r1+r2
外切
一个切点
d=r1+r2
相交
两个交点
<d<r1+r2
内切
一个切点
d=
内含
无
d<
考点6、正多边形与圆
1.圆的内接正n边形和外切正n边形的作法
(1)把圆分成n(n≥3)等份。
(2)依次连接各分点所得的多边形是这个圆的内接正n边形。
(3)经过各分点作圆的切线,以相邻切线的交点为顶点的多边形是这个圆的外切正n边形。
拓展:①任意三角形都有外接圆和内切圆,但只有正三角形的外接圆和内切圆是同心圆。②任意多边形(边数大于3)不一定有外接圆和内切圆,但当多边形是正多边形时,一
定有外接圆和内切圆,并且是同心圆。
2.正多边形的相关概念
(1)正多边形的中心:正多边形的外接圆的圆心叫作正多边形的中心。如图,O是正六边形ABCDEF的中心。
(2)正多边形的中心角:正多边形每一边所对的圆心角叫作
正多边形的中心角。正n边形的每一个中心角都等于。
(3)正多边形的半径:正多边形的外接圆的半径叫作正多边形的半径。
(4)正多边形的边心距:正多边形的中心到正多边形的一边的距离叫作正多边形的边心距。正多边形的边心距等于正多边形的内切圆的半径。
拓展:①正多边形的半径R、边长a和边心距r的关系:。
②正六边形的边长等于正六边形的外接圆的半径。
③正方形的边长等于正方形的外接圆的半径。
④正三角形的边长等于正三角形的外接圆的半径的倍。
(5)正多边形的对称性
①正n边形是旋转对称图形,最小旋转角为,即任一正n边形绕其中心旋转的正整数倍后,所得图形与原图形重合。
②所有的正多边形都是轴对称图形,一个正n边形共有n条对称轴,每条对称轴都经过正n边形的中心。
③如果正多边形有偶数条边,那么它既是轴对称图形,也是中心对称图形,它的中心就是对称中心。
3.正多边形的常用计算公式
(1)内角:正n边形的每个内角为。
(2)外角:正n边形的每个外角为。
(3)周长:正n边形的周长(a为边长)。
(4)面积:正n边形的面积(r为边心距,l为多边形周长)。
考点7、与圆有关的计算
1.弧长公式:(n°是圆心角的度数,R是圆的半径)。
2.扇形的面积公式:① (n°是圆心角的度数,R是半径)。② (l是n°圆心角所对的弧长,R是半径)。
3.设圆柱的的母线长为l,底面圆的半径为R,则:
圆柱侧面积:;圆柱表面积:。
4.设圆锥的母线长为l,底面圆的半径为r,高为h,则:
圆锥侧面积:;圆锥表面积:。
【题型1:垂径定理及推论】
例1.如图,AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB于点E,OC=5cm,CD=8cm,则BE=( )cm.
A.5 B.4 C.3 D.2
例1题 例2题
例2.赵州桥是当今世界上建造最早,保存最完整的中国古代单孔敞肩石拱桥.如图,主桥拱
呈圆弧形,跨度约为37m,拱高约为7m,则赵州桥主桥拱半径R约为( )
A.20m B.28m C.35m D.40m
跟踪训练:
1.如图,点A,B,C在半径为2的⊙O上,∠ACB=60°,OD⊥AB,垂足为E,交⊙O于
点D,连接OA,则OE的长度为 .
第1题图 第2题图
2.如图,OA,OB,OC都是⊙O的半径,AC,OB交于点D.若AD=CD=8,OD=6,则
BD的长为( )
A.5 B.4 C.3 D.2
3.如图,AD为直径,E为弦BC的中点,连接AB,AC.
(1)求证:△ABC为等腰三角形;
(2)连接BD,CD,若AD=8,四边形ABDC的面积为24,求DE的长.
4.如图,CD为⊙O的直径,CD⊥AB,垂足为F,AO⊥BC,垂足为E,连接AC.
(1)求∠B的度数;
(2)若,求⊙O的半径.
题型2:弧、弦、圆周角和圆心角
例1.如图,四边形ABDC内接于直径是AB的⊙O.若∠BED=25°,则∠ACD的度数为( )
A.105° B.115° C.125° D.135°
例1图 例2图 例3图
例2.如图,点A,B,C,在⊙O上,∠C=40°.则∠AOB的度数是( )
A.50° B.60° C.70° D.80°
例3.如图,AB是⊙O的直径,∠BAC=50°,则∠D=( )
A.20° B.40°
C.50° D.80°
跟踪训练:
1.如图,点A,B,C在⊙O上,若∠C=30°,则∠ABO的度数为( )
A.30° B.45° C.60° D.90°
第1题图 第2题图 第3题图
2.如图,点A,B,C在⊙O上,若∠C=55°,则∠AOB的度数为( )
A.95°
B.100°
C.105°
D.110°
3.如图,四边形ABCD内接于⊙O,AB为⊙O的直径,连接AC,若∠ADC=110°,则
∠BAC的度数为( )
A.22° B.21°
C.20° D.19°
4.如图,AB是⊙O的直径,D,C是⊙O上的点,∠ADC=115°,则∠BAC的度数是( )
A.25° B.30° C.35° D.40°
第4题图 第5题图 第6题图
5.如图,在⊙O中,弦AB,CD相交于点P.若∠A=48°,∠APD=80°,则∠B的度数
为( )
A.32° B.42° C.48° D.52°
6.如图,已知点A,B,C在⊙O上,C为的中点.若∠BAC=35°,则∠AOB等于( )
A.140° B.120° C.110° D.70°
7.如图,A,B,C为⊙O上的三个点,∠AOB=4∠BOC,若∠ACB=60°,则∠BAC的度数是( )
A.20° B.18° C.15° D.12°
第7题图 第8题图 第9题图
8.如图,四边形ABCD内接于⊙O,E为BC延长线上一点.若∠DCE=65°,则∠BOD的
度数是( )
A.65°
B.115°
C.130°
D.140°
9.如图,四边形ABCD内接于⊙O,延长AD至点E,已知∠AOC=140°,那么∠CDE= °.
题型3:点、直线与圆位置关系的判定
例1.如图,在△ABC中,AB=AC=5,D是BC的中点,现在以D为圆心,以DC为半径作⊙D,求:
(1)BC=8时,点A与⊙D的位置关系;
(2)BC=6时,点A与⊙D的位置关系;
(3)BC=5时,点A与⊙D的位置关系.
例2.在同一平面内,已知⊙O的半径为2,圆心O到直线l的距离为3,点P为圆上的一个
动点,则点P到直线l的最大距离是( )
A.2
B.5
C.6
D.8
跟踪训练:
1.已知平面内有⊙O和点A,B,若⊙O半径为2cm,线段OA=3cm,OB=2cm,则直线AB
与⊙O的位置关系为( )
A.相离 B.相交 C.相切 D.相交或相切
2.平面内,已知⊙O的半径是8cm,线段OP=7cm,则点P( )
A.在⊙O外 B.在⊙O上 C.在⊙O内 D.不能确定
3.已知⊙O的半径等于5,圆心O到直线l的距离为6,那么直线l与⊙O的公共点的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.无法确定
题型4:切线的判定与性质
例1.如图,AB为⊙O的直径,OC⊥AB交⊙O于点C,D为OB上一点,延长CD交⊙O于
点E,延长OB至F,使DF=FE,连接EF.
(1)求证:EF为⊙O的切线;
(2)若OD=1且BD=BF,求⊙O的半径.
例2.如图,在△ABC中,O是AC上(异于点A,C)的一点,⊙O恰好经过点A,B,AD
⊥CB于点D,且AB平分∠CAD.
(1)判断BC与⊙O的位置关系,并说明理由.
(2)若AC=10,DC=8,求⊙O的半径长.
跟踪训练:
1.如图,AB是⊙O的直径,AC是弦,D是的中点,CD与AB交于点E.F是AB延长线
上的一点,且CF=EF.
(1)求证:CF为⊙O的切线;
(2)若CF=4,BF=2,求⊙O的半径.
2.如图,四边形ABCD内接于⊙O,∠DAB=90°,点E在BC的延长线上,且∠CED=
∠CAB.
(1)求证:DE是⊙O的切线;
(2)若AC∥DE,当AB=4,DC=2时,求AC的长.
3.如图,AB是⊙O的直径,E为⊙O上的一点,点C是的中点,连接BC,过点C的直
线垂直于BE的延长线于点D,交BA的延长线于点P.
(1)求证:PC为⊙O的切线;
(2)若PC=2BO,PB=10,求BE的长.
题型5:三角形的外接圆和内切圆
例1.如图,⊙O是△ABC的内切圆,与AB、BC、CA分别相切于点D、E、F,∠DOE=120°,
∠EOF=150°.
(1)求△ABC的三个内角的大小;
(2)设⊙O的直径为d,证明:d=AB+AC﹣BC.
例2.如图,⊙O是△ABC的外接圆,点E是△ABC的内心,AE的延长线交BC于点F,交
⊙O于点D,连接BD,BE.
(1)求证:DB=DE;
(2)若AE=3,DF=4,求DB的长.
跟踪训练:
1.如图,在△ABC中,AB=AC=10,BC=16.
(1)尺规作图:作△ABC的外接圆(保留作图痕迹);
(2)第(1)问中所作外接圆的半径为 (直接写出答案).
2.如图,⊙O是△ABC的外接圆,AB是⊙O的直径,半径OD⊥AC,垂足为点E,连接BD.
(1)求证:BD平分∠ABC;
(2)若AC=8,DE=2,求线段BD的长.
3.已知△ABC的周长为l,其内切圆的面积为πr2,则△ABC的面积为( )
A.rl B.πrl C.rl D.πrl
4.如图,在△ABC中,点D为△ABC的内心,∠A=60°,CD=2,BD=4.则△DBC的面
积是( )
A.4
B.2
C.2
D.4
5.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,内切圆⊙I与BC相切于点D,∠BIC=105°,AB=8cm,求:
(1)∠IBA和∠A的度数;
(2)BC和AC的长;
(3)内切圆⊙I的半径和BI的长.
题型6:正多边形和圆的有关计算
例1.将一个正六边形绕其中心旋转后仍与原图形重合,旋转角的大小不可能是( )
A.60° B.90° C.180° D.360°
例2.如图,在圆内接正六边形ABCDEF中,半径OB=3,求这个正六边形的周长.
跟踪训练:
1.如图,正五边形ABCDE内接于⊙O,连接OC,OD,则∠BAE﹣∠COD=( )
A.60°
B.54°
C.48°
D.36°
2.如图,正六边形ABCDEF内接于⊙O,PA与⊙O相切于点A,求∠PAB的度数.
3.如图,正方形ABCD是半径为6的⊙O的内接四边形,求正方形ABCD的边长和边心距.
4.如图,正六边形ABCDEF内接于⊙O,点P在上,点Q是的中点,则∠CPQ的度数
为( )
A.30°
B.45°
C.36°
D.60°
题型7:弧长和扇形面积的有关计算
例1.如图,点A、B、C在⊙O上,∠ACB=60°,OD⊥AB,垂足为E,交⊙O于点D,DE
=1,连接OA、OB,求的长度.
例2.如图,A,B,C是⊙O上的三点,∠CAO=25°,∠BCO=35°,OC=3.
(1)∠AOB= .
(2)求阴影部分的面积.
跟踪训练:
1.如图,在⊙O中,已知弦AC,BD相交于点E,连结AD,AC=BD.
(1)求证:∠A=∠D.
(2)若AC⊥BD,⊙O的半径为4,求的长.
2.如图,⊙O的直径AB⊥CD于点M,且M是半径OB的中点,CD=8cm.
(1)求直径AB的长;
(2)求弓形(阴影部分)的面积.
3.如图,已知AB是半圆O的直径,点P是半圆上一点,连结BP,并延长BP到点C,使PC=BP,连结AC.
(1)求证:AB=AC.
(2)若AB=4,∠ABC=30°,求阴影部分的面积.
4.如图,以等边三角形ABC的边AB为直径作半圆,交BC于点D,交AC于点E,AB=6.
(1)求的长;
(2)求图中阴影部分的面积.
题型8:圆锥的有关计算
例4.如果圆锥侧面展开图的面积是15π,母线长是5,则这个圆锥的底面半径是( )
A.3 B.4 C.5 D.6
跟踪训练:
1.圆锥的底面圆半径是1,母线长是3,它的侧面展开图的圆心角是( )
A.90° B.100° C.120° D.150°
2.蒙古包可以近似地看作由圆锥和圆柱组成.下图是一个蒙古包的示意图,底面圆半径DE=2m,圆锥的高AC=1.5m,圆柱的高CD=2.5m,则下列说法错误的是( )
A.圆柱的底面积为4πm2
B.圆柱的侧面积为10πm2
C.圆锥的母线AB长为2.25m
D.圆锥的侧面积为5πm2
3.如图所示,圆锥形烟囱帽的底面半径为12cm,侧面展开图为半圆形,则它的母线长为( )
A.10cm
B.20cm
C.5cm
D.24cm
专题练习-基础过关
1.如图,点A、B、C在⊙O上,若∠C=38°,则∠AOB的度数为( )
A.38° B.76° C.80° D.60°
第1题图 第2题图 第3题图
2.如图,△ABC的三点都在⊙O上,AB是直径,∠BAD=50°,则∠ACD的度数是( )
A.40° B.50° C.55° D.60°
3.如图,四边形ABCD内接于⊙O,AB是⊙O的直径,连接AC,若∠CAB=40°,则∠AD
C的度数是( )
A.40° B.50° C.110° D.130°
4.如图,△ABC是⊙O的内接三角形,∠BAC=35°,则∠BOC的度数为( )
A.60° B.65° C.70° D.75°
第4题图 第6题图 第7题图
5.已知三角形的周长为12,面积为6,则该三角形内切圆的半径为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
6.如图,AB与⊙O相切于点B,AO的延长线交⊙O于点C,连接BC.若∠A=36°,则∠
C的度数为( )
A.18° B.27° C.36° D.54°
7.如图,AB为⊙O的直径,CD切⊙O于点C,交AB的延长线于点D,且CO=CD,则∠A
的度数为( )
A.45°
B.30°
C.22.5°
D.37.5°
8.如图,AB是⊙O的直径,点C、D在⊙O上.若∠BAC=30°.则∠ADC的大小是( )
A.130° B.120° C.110° D.100°
第8题图 第9题图 第10题图
9.如图,四边形ABCD内接于⊙O,若∠C=130°,则∠BOD的度数为( )
A.50° B.100° C.130° D.150°
10.如图,五边形ABCDE是⊙O的内接正五边形,则正五边形的中心角∠COD的度数是
( )
A.72° B.60° C.48° D.36°
11.如图,正六边形ABCDEF内接于⊙O,⊙O的半径为4,则这个正六边形的边心距OM和
的长分别为( )
A.2, B.,π C.2, D.2,
第11题图 第12题图 第13题图
12.如图,⊙O的半径为1,点A、B、C都在⊙O上,∠B=45°,则的长为( )
A.π B.π
C.π D.π
13.如图,AB是半圆O的直径,C、D是半圆上两点,且满足∠ADC=120°,BC=1,则的长为( )
A. B.
C. D.
14.如图,四边形ABCD为正方形,边长为4,以B为圆心、BC长为半径画,E为四边形
内部一点,且BE⊥CE,∠BCE=30°,连接AE,则阴影部分面积( )
A. B.6π C. D.
第14题图 第15题图
15.如图,圆锥的母线长为5cm,高是4cm,则圆锥的侧面展开扇形的圆心角是( )
A.180° B.216° C.240° D.270°
16.已知圆锥的底面半径是4,母线长是5,则圆锥的侧面积是( )
A.10π B.15π C.20π D.25π
17.如图,四边形ABCD内接于⊙O,E是BC延长线上一点,若∠BAD=105°,则∠DCE的度数是 .
第17题图 第18题图 第19题图
18.如图,△ABC内接于⊙O,BD是⊙O的直径,若∠ABD=62°,则∠C的度数是 .
19.如图,点A,B,C,D在⊙O上,∠CAD=30°,∠ABD=50°,则∠ADC= .
20.如图,AB是⊙O的直径,C是⊙O上的一点,直线MN经过点C,过点A作直线MN的
垂线,垂足为点D,且AC平分∠BAD.
(1)求证:直线MN是⊙O的切线;
(2)若AD=4,AC=5,求⊙O的半径.
21.△ABC的三边长分别是a,b,c.
(1)若△ABC为直角三角形,且a=5,b=12,则c= ;
(2)设a=n2﹣1,b=2n,c=n2+1,试判断△ABC的形状并说明理由;
(3)如图,若a=8,b=6,c=10,分别以a,b为直径向外作半圆,以c为直径向上作半圆,直接写出图中阴影部分的面积.
22.如图,正方形ABCD内接于⊙O,,求证:BM=CM.
23.如图,CD是⊙O的直径,∠EOD=75°,AE交⊙O于点B,且AB=OC,求∠A的度数.
24.如图,已知△ABC,以AB为直径的⊙O分别交AC,BC于点D,E,连接DE,且ED=
EC.
(1)求证:AB=AC;
(2)若AB=10,AD=6,求BC的长.
25.如图,AB为⊙O的直径,C为⊙O上一点,D为AC的中点,过C作⊙O的切线交OD
的延长线于E,交AB的延长线于F,连EA.
(1)求证:EA与⊙O相切;
(2)若CE=3,CF=2,求⊙O的半径.
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