内容正文:
专题10 圆(期末复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
圆周角定理及其推论的应用
牢记并区分圆心角、圆周角的定义,准确把握点与圆、直线与圆的位置关系判定标准,通过圆心到直线的距离d与半径r的大小关系判断直线与圆的位置。
核心热点,常结合圆内接四边形、直径的性质设计角度计算问题,题型覆盖选择、填空、解答题。
垂径定理的应用
精准理解垂径定理的核心内涵,熟练掌握垂径定理相关的辅助线构造方法,并能准确推导与计算。
高频考查弦长、弦心距、半径的计算,通常需要构造“半径-弦心距-半弦”的直角三角形,结合勾股定理求解,是填空题和基础解答题的常见考点。
切线的判定与性质
熟练掌握切线的判定与性质应用,能根据切线判定定理证明直线为圆的切线,能利用切线性质推导线段垂直、角相等关系,解决相关计算问题;同时掌握切线长定理。
解答题核心考点,常以“证明某直线是圆的切线”“已知切线求线段长度或角度”的形式出现,解题关键在于准确构造辅助线,灵活运用切线的判定定理和性质定理。
弧长与扇形面积的计算
能准确进行弧长、扇形面积及组合图形面积的计算,掌握割补法、等积变换等技巧,能将不规则图形面积转化为规则图形面积的和差进行求解;能结合实际情境建立圆的模型,解决弧长、面积相关的实际问题。
高频考点,既包括直接代入公式的简单计算,也包括结合垂径定理、圆周角定理的综合计算,还会涉及阴影部分面积的求解。
圆与三角形的综合应用
全面梳理圆与三角形综合的核心知识点,包括:三角形的外接圆与内切圆的定义、性质;外心与内心的判定与性质;圆周角定理及其推论在三角形中的应用;三角形形状与外接圆位置的关系。
压轴题,包括三角形外接圆、内切圆的性质应用,以及圆与三角形全等、相似的综合证明与计算,此类题目综合性强,能全面考查学生的知识整合能力和逻辑推理能力。
知识点01 圆及与的相关的概念
1.圆的定义
(1)圆:
描述性定义:在平面内,线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一端点A所形成的轨迹。记作:“O”,读作:“圆O”,其中端点O叫作圆心
集合性定义:圆是平面内所有到定点的距离等于定长的点的集合,定点是圆心,定长是半径。
(2)基本概念
①半径:线段OA叫作圆的半径(OB、OC也是圆的半径)
②弦:圆上任意两点间的线段(半径是特殊的弦)
③直径:经过圆心的弦(如AB)
④弧:圆上任意两点间的部分(如)
⑤半圆:圆的任一直径的两个端点将圆分成两条弧,每条弧叫作半圆
⑥等圆:两个圆能完全重合(即全等,即半径r相等)
(3)确定一个圆的两要素(圆心、半径)
(4)圆的任一半径长度都相等
(5)圆的任一直径长度都相等,且直径长度=2倍的半径长度
(6)等弧:能够完全重合的两段弧是等弧。也可说在同圆或等圆中,等长弧对应的弧相等;
(7)C=2r S=
①直径是弦,但弦不一定是直径,直径是圆中最长的弦;
②半圆是弧,但弧不一定是半圆。通常将大于半圆的弧称为优弧,小于半圆的弧称为劣弧;
③等弧必须以“等圆或同圆”为前提,等弧是全等的(能完全重合),不仅指弧长相等,弧度也相等。
2.弦与直径、弧与半圆
①连接圆上任意两点的线段叫做弦,如下图线段AC,AB;
②经过圆心的弦叫做直径,如下图线段AB;
③圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧,“以A、C为端点的弧记作”,读作“圆弧”或“弧AC”.大于半圆的弧(如图所示叫做优弧,�小于半圆的弧(如图所示)或叫做劣弧.
④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.
3.同心圆和等圆
同心圆:圆心相同,半径不等的圆叫做同心圆。如图2所示:
图2 图3
等圆:半径相等的圆(能够互相重合的圆)叫做等圆。
易错提醒:同圆或等圆的半径相等。如图3.等圆与位置无关
等弧:在同圆和等圆中,等够完全重合的弧叫做等弧。
易错提醒:长度相等的弧,度数相等的弧都不一定是等弧。
知识点02 圆的对称性
1.圆的对称性
(1)圆是轴对称图形,对称轴是经过圆心的任意一条直线.
(2)圆是中心对称图形,对称中心是圆心.
2.弧、弦、圆心角
(1)顶点在圆心的角叫做圆心角.将整个圆分成360等分,每一份的弧对应1o的圆心角,我们也称这样的弧为1o的弧.圆心角的度数和它所对的弧的度数相等.
(2)圆心角、弧、弦、弦心距之间的关系定理
在同圆或等圆中,相等的圆心角所对弧相等,所对的弦相等,所对的弦的弦心距相等.
推论:在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦或两条弦的弦心距中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量分别相等.
知识点03 垂径定理及推论和重要公式
1)垂径定理:垂直于弦的直径平分弦、且平分弦所对的两条弧。
证明:连AO、BO
∵CD⊥AB ∴∠AEC=∠CEB=90°
又∵OE=OE,OA=OB ∴△OAE≌△OBE(HL)
∴AE=EB,∴= =
2)知二推三(推论)
①CD过圆心(直径/半径);②CD垂直弦AB;③CD平分AB;④=;⑤=
垂径定理重要推论:上述5个条件中,任意2个条件成立,则其余3个条件必定成立,即“知二推三”。
3)重要公式:设半径为r,,=d,根据勾股定理:
圆中常用的辅助线:连OB,作OE垂直弦AB,构造出直角三角形。
知识点04 圆周角定理及推论
1)推论1:同弧或等弧所对圆周角相等
∵同弧或等弧所对圆心角相等 ∴同弧或等弧所对圆周角相等
2)圆周角、圆心角、弧长、弦长关系总结:
在同圆或等圆中,有如下关系:
即在同圆或等圆的情况下,圆周角、圆心角、弦长、弧长中任一个相等,则另外几个条件也相等。
3)推论2:半圆(直径)所对的圆周角是90°。(因为圆心角为180°)
4)推论3:两直角三角形共斜边,这四点共圆
证明:∵∠A=90° ∴△ACB外接圆的圆心在CB上,且CB为直径
∵∠D=90° ∴△BCD外接圆的圆心在CB上,且CB为直径 ∴四点共圆
知识点05 确定圆的条件
1.不在同一条直线上的三个点确定一个圆;
2.一个三角形能画一个外接圆,一个圆中有无数个内接三角形。
3.三角形的外接圆与外心
示意图
点和圆的位置关系
经过三角形的三个顶点可以作一个圆,这个圆叫做三角形的外接圆,外接圆的圆心是三角形三条边的垂直平分线的交点,叫做这个三角形的外心.从三角形外心的定义知:三角形的外心到三角形的三个顶点的距离相等.
如图,分别作出线段AB的垂直平分线l1和线段BC的垂直平分线l2,设它们的交点为O,则OA=OB=OC.于是以点O为圆心,OA(或OB、OC)为半径,便可作出经过A、B、C三点的圆.因为过A、B、C三点的圆的圆心只能是点O,半径等等于OA,所以这样的圆只有一个.
1)经过一个已知点A可画无数个圆。
2)经过已知两点A,B作圆,可画无数个,它们的圆心在线段AB的垂直平分线上
3)经过同一直线上三个点A、B、C的圆是不存在的。
4)经过不再同一直线上的三个点A、B、C可画一个圆,而且只能作一个圆。
4.点和圆的位置关系
1)点和圆的位置关系有3种:圆外、圆上、圆内
2)设O的半径为r,点P到圆心的距离OP=d,则:
P在圆外d>r; P在圆上d=r; P在圆内d<r
知识点06 直线与圆的位置关系
1.直线和圆有几种位置关系
如图(a),直线L和圆有两个公共点,这时我们就说这条直线和圆相交,这条直线叫做圆的割线.
如图(b),直线和圆有一个公共点,这时我们说这条直线和圆相切,�这条直线叫做圆的切线,这个点叫做切点.
如图(c),直线和圆没有公共点,这时我们说这条直线和圆相离.[
2.切线的判定和性质
(1)切线的性质定理圆的切线垂直于过切点的半径
(2)推论:经过圆心且垂直于切线的直线必经过切点,经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心.
3.切线的判定定理:经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线
4.弦切角定理及其逆定理
弦切角定理(需证明)
弦切角的定义
顶点在圆上,并且一边和圆相交,另一边和圆相切的角叫做弦切角
弦切角定理
弦切角的度数等于它所夹得弧所对得圆心角得一半,等于它所交得弧所对得圆周角得度数.
如图所示,线段PT所在的直线切圆O于点C,BC、AC为圆O的弦,∠TCB、∠TCA、∠PCA、∠PCB都为弦切角.
证明过程略.
弦切角定理逆定理(需证明)
弦切角定理逆定理
如右图,在△ABC的形外作∠PAB=∠BCA,则PA是△ABC的外接圆的切线.
证明:只要用切线的定义,要证AP垂直于过切点的半径,先作过A点的直径,连接DB,则∠DBA=90°,∠D=∠C=∠PAB,所以∠PAD=∠DAB+∠PAB=∠DAB+∠D=90°.
所以PA是圆O的切线.
知识点07 切线长定理
知识点08 圆内接正多边形
1.圆内接正多边形
把圆分成n(n≥3)等份:
(1)依次连结各分点所得的多边形是这个圆的内接正n边形;
(2)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.
2.正多边形的性质
(1)正多边形都只有一个外接圆,圆有无数个内接正多边形.
(2)正n边形的半径和边心距把正n边形分成2n个全等的直角三角形.
(3)正多边形都是轴对称图形,对称轴的条数与它的边数相同,每条对称轴都通过正n边形的中心;当边数是偶数时,它也是中心对称图形,它的中心就是对称中心.
(4)边数相同的正多边形相似。它们周长的比,边心距的比,半径的比都等于相似比,面积的比等于相似比的平方.
(5)任何正多边形都有一个外接圆和一个内切圆,这两个圆是同心圆
3.正多边形的相关计算
设正n边形的半径长为 Rn、中心角为αn、边长为an、边心距为rn,则利用等腰三角形 OAB,通过解直角三角形 OAH,可由其中两个量求出其余的两个量.进一步还可以求出这个正 n边形的周长及面积.
知识点09 弧长及扇形面积
1.弧长的计算
在半径为R的圆中,n°的圆心角所对的弧长l的计算公式为:l=.
2.与扇形有关的面积计算
在半径为R的圆中,n°的圆心角所对的扇形(弧长为l)面积的计算公式为:S扇形==lR.
题型一 圆周角定理及其推论的应用
【典例1-1】(25-26九年级上·全国·期末)如图,A,B,C是上的三点,,则的度数为( )
A. B. C. D.
【典例1-2】(24-25九年级上·河南周口·期末)如图,若是的直径,是的弦,,则的度数为( )
A. B. C. D.
【典例1-3】(24-25九年级上·河北张家口·期末)如图,是半圆的直径,,则的度数为 .
【典例1-4】(24-25九年级上·全国·期末)如图,圆A与坐标系交于,,且经过原点,则圆A的半径等于 .
【变式1-1】(24-25九年级上·云南红河·期末)如图,四边形是的内接四边形,连接,,若,则的度数是( )
A. B. C. D.
【变式1-2】(24-25九年级上·广东肇庆·期末)如图,中,弦、相交于点P,,,则( )
A. B. C. D.
【变式1-3】(24-25九年级上·安徽淮北·期末)如图,内接于,点B是的中点,是的直径.若,,则的长为( )
A.5 B. C. D.
【变式1-4】(24-25九年级上·江苏宿迁·期末)如图,点A,B的坐标分别为,,点C为坐标平面内一点,,点M为线段的中点,连接,则的最大值为 .
题型二 垂径定理的应用
【典例2-1】(24-25九年级上·内蒙古兴安盟·期末)筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,彰显了我国古代劳动人民的智慧,图1,点表示筒车的一个盛水桶,如图2,当筒车工作时,盛水桶的运行路径是以轴心为圆心,为半径的圆,且圆心在水面上方,若圆被水面截得的弦长为,则筒车工作时,盛水桶在水面以下的最大深度是( )
A. B. C. D.
【典例2-2】(24-25九年级上·黑龙江牡丹江·期末)已知的半径为,弦平行于弦和之间的距离是 .
【典例2-3】(24-25九年级上·河南驻马店·期末)如图,两个圆都是以为圆心,大圆的弦交小圆于两点.
(1)求证:;
(2)若,小圆的半径为5,求大圆的半径的值.
【典例2-4】(24-25九年级上·江西上饶·期末)加图,内接于,,连接.
(1)求证:;
(2)若,,求的长.
【变式2-1】(23-24九年级上·内蒙古乌海·期末)如图,为圆O的弦,圆O的半径为5,于点D,交圆O于点C,且,则的长是
【变式2-2】(25-26九年级上·全国·期末)如图,的半径为10,弦的长为12,,交于点D,交于点C,则 .
【变式2-3】(24-25九年级上·河北保定·期末)中式古典园林中大部分月亮门(如图1)可以看作圆的一部分,图2是一个月亮门的示意图,E是上一点,经过圆心O,且弦,垂足为M.已知,.
(1)不添加辅助线,直接写出图中一对长度相等的线段;
(2)求这个月亮门的最大宽度(的直径).
【变式2-4】(24-25九年级上·广东潮州·期末)如图1,是的直径,点D为下方上一点,点F为弦的中点,连接且延长交于点C,连接,.
(1)求证:;
(2)如图2,延长,相交于点
求证:;
若,,求的半径.
题型三 切线的判定与性质
【典例3-1】(24-25九年级上·安徽合肥·期末)如图,,是的两条切线,切点分别为,.连接,,,,与交于点,若,,则的长为( )
A.2 B.4 C. D.
【典例3-2】(24-25九年级上·广东·期末)如图,切于点A,B,切于点E,交于点C,D,若的周长是20,则的长是 .
【典例3-3】(24-25九年级上·广东广州·期末)已知线段、与相切,切点分别为、,,.
(1)过点作的切线(在线段的上方)与的延长线交于点,切点为点.(要求:尺规作图、保留作图痕迹、不写作法).
(2)求证:与相切.
(3)若,,求的半径.
【变式3-1】(24-25九年级上·四川泸州·期末)如图,在中,,,与三边分别相切于点,,,且,则的面积是( )
A. B. C. D.
【变式3-2】(24-25九年级上·重庆江北·期末)我们知道,与三角形各边都相切的圆叫做三角形的内切圆,则三角形可以称为圆的外切三角形.如图,与的三边,,分别相切于点,,则叫做的外切三角形,以此类推,各边都和圆相切的四边形称为圆外切四边形.
如图,与四边形的边,,,分别相切于点G,F,E,H,则四边形叫做的外切四边形.
(1)如图2,试探究圆的外切四边形的两组对边,与,之间的数量关系,猜想:______选填“>”“<”或“=”)
(2)利用图2证明你的猜想(写出已知,求证和证明过程).
【变式3-3】(24-25九年级上·全国·期末)在直角坐标系中,正方形的两边分别在x轴、y轴上,A点的坐标为.
(1)将正方形绕点O顺时针旋转,得到正方形,边交于G.求G点的坐标;
(2)如图,与正方形四边都相切,直线切于点P,分别交y轴、x轴、线段于点M、N、Q.求证:平分.
(3)若,T为延长线上一动点,过T、H、A三点作,交于S.当T运动时(不包括A点),是否为定值?若是,求其值;若不是,说明理由.
题型四 弧长与扇形面积的计算
【典例4-1】(24-25九年级上·河南驻马店·期末)已知扇形的面积为,扇形的弧长是,则该扇形半径为( )
A.6 B.4 C.2 D.
【典例4-2】(24-25九年级上·江苏盐城·期末)学校组织开展中华优秀传统文化成果展示活动,小慧同学制作了一把扇形纸扇.如图,,,纸扇完全打开后,外侧两竹条(竹条宽度忽略不计)的夹角,现需在扇面一侧绘制山水画,则山水画所在纸面的面积为 .
【典例4-3】(25-26九年级上·浙江温州·期末)如图,在中,,半径,则所对的长为 cm.
【典例4-4】(24-25九年级上·江苏苏州·期末)如图,是的直径,点是上的一点,点是的中点,连接并延长至点,交于点,连接,.
(1)证明:为的切线;
(2)若,.
①求的长;
②求阴影部分的面积.
【变式4-1】(24-25九年级上·山西长治·期末)如图,在中,,,将绕点A逆时针旋转后得到,则线段在上述旋转过程中所扫过部分(阴影部分)的面积是( ).
A. B. C. D.
【变式4-2】(24-25九年级上·全国·期末)如图,在中,,平分,交于点D,点O在上,圆O经过A,D两点,交于点E,交于点F.
(1)求证:是圆的切线.
(2)若圆的半径是,,求阴影部分的面积.(结果保留和根号)
【变式4-3】(25-26九年级上·全国·期末)如图,中,,平分交于点D,交于点E,以为直径作.
(1)求证:是的切线;
(2)若,,求的长;
(3)在(2)的条件下直接写出阴影部分的面积.
题型五 圆与三角形的综合应用
【典例5-1】(25-26九年级上·浙江温州·期末)如图,在中,弦与弦交于点且,.已知,,若,则的长为( )
A.3 B. C.4 D.
【典例5-2】(24-25九年级上·全国·期末)如图,正三角形是圆的内接三角形,弦,且与垂直,则圆的半径等于( )
A.2 B. C. D.
【典例5-3】(24-25九年级上·河北唐山·期末)已知直角三角形模具的两条直角边为和,若用一个圆形纸片完全盖住这个直角三角形,则这个圆形纸片的最小直径为 .
【典例5-4】(24-25九年级上·河北沧州·期末)如图,在中,,用一个圆面去覆盖,能够完全覆盖这个三角形的最小圆面的半径是 .
【典例5-5】(25-26九年级上·广东惠州·期末)如图,在的网格图中,每个小正方形的边长为1个单位长度,每个小正方形顶点称为格点,的顶点均在格点上.
(1)作图:①将绕点C逆时针旋转,得到,画出;
②画出三角形的外接圆;
(2)求的面积.
【典例5-6】(23-24九年级上·四川成都·期末)如图1,菱形边长为3,延长至点C,使得.连接,.点E,F分别在线段和上,且满足,连接,交于点O,过点B作,交延长线于点M,连接.
(1)求与之间的数量关系;
(2)当时,求的长度;
(3)如图2,过点M作交于N,求的最大值.
【变式5-1】(23-24九年级上·海南海口·期末)如图,内接于,,直径交于点,若,则 °.
【变式5-2】(24-25九年级上·江苏南京·期末)如图,在中,,,边上的高为,且是锐角,是边上的动点,连接,作,与边交于点,则经过点,,的的半径最小值为 .
【变式5-3】(24-25九年级上·河北沧州·期末)如图所示,已知中,为斜边上的高,为中点,为外心,交于.求证:.
【变式5-4】(24-25九年级上·云南昭通·期末)如图1,是的直径,和是它的两条切线,点是右侧半圆上不同于的一个动点,过点作的切线与分别相交于两点,连接.
(1)若,求的长;
(2)求证:;
(3)如图2,连接,与相交于点,延长交于点,过点作于点.则以下关于线段的三个结论:①,②,③,你认为哪个正确?请说明理由.
【变式5-5】(24-25九年级上·福建泉州·期末)如图,已知在四边形中,是对角线,,是的中点.连接,交于点,过作的平行线,分别交、的延长线于点、点;连接并延长,交于点,交于点.
(1)求证:;
(2)若,
①求证:;
②连接,若,求证:.
期末基础通关练(测试时间:5分钟)
1.(24-25九年级上·安徽六安·期末)如果一个三角形的外心在这个三角形的内部,那么这个三角形是( )
A.锐角三角形 B.直角三角形 C.钝角三角形 D.不能确定
2.(25-26九年级上·全国·期末)已知圆锥的侧面展开图的弧长为,圆心角为,则此圆锥的母线长为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
3.(24-25九年级上·山东德州·期末)如图,一个固定的圆形滑轮起重装置的半径是,当重物上升时,滑轮的一条半径绕轴心O按逆时针方向的旋转的角度为 .
4.(24-25九年级上·山东临沂·期末)如图,要用一个半径为扇形纸片围成一个无底盖的圆锥(接缝处忽略不计),若该圆锥的底面圆半径长为,则这个扇形的圆心角的度数为 .
5.(24-25九年级上·广东惠州·期末)在网格中(每个小正方形的边长都为1个单位),的三个顶点都在格点上.建立如图所示的直角坐标系.
(1)请在图中标出的外接圆的圆心(保留作图痕迹,不写作法);
(2)将绕点逆时针旋转得到,画出.
期末重难突破练(测试时间:10分钟)
1.(24-25九年级上·广东东莞·期末)如图所示,的顶点均在格点上,点C的坐标为
(1)将绕原点O顺时针方向旋转得到对应的,请画出,并写出点的坐标;
(2)请在图中标出的外接圆的圆心M以及写出点M的坐标,并计算的外接圆的面积.
2.(25-26九年级上·全国·期末)如图,在中,,是的平分线.
(1)尺规作图:作,圆心O在线段上,且经过A,D两点(不写作法,保留作图痕迹);
(2)在(1)的条件下,若,,求的半径.
3.(24-25九年级上·安徽芜湖·期末)如图1,等腰三角形ABC中,当顶角的大小确定时,它的对边(即底边)与邻边(即腰或)的比值他就确定了,我们把这个比值记作,即,当时,如.
(1)__________,__________,的取值范围是__________;
(2)如图2,圆锥的母线长为18,底面直径,一只蚂蚁从点P沿着圆锥的侧面爬行到点Q,求蚂蚁爬行的最短路径长.(精确到0.1,参考数据:,,)
期末综合拓展练(测试时间:15分钟)
1.(24-25九年级上·江苏扬州·期末)在中,点在边上,若,则称点是点的“关联点”.
(1)如图(1),在中,若,于点.试说明:点是点的“关联点”.
(2)如图(2),已知点在线段上,用无刻度的直尺和圆规作一个,使点为点的“关联点”(保留作图痕迹,并作必要的文字说明);
(3)在(2)的前提下,在图(2)中继续用无刻度的直尺和圆规在边上方作一个,使其同时满足下列条件:①点为点的“关联点”;②(保留作图痕迹,并作必要的文字说明).
2.(24-25九年级上·江苏南京·期末)在数学中,常常通过构造基本图形帮助我们解决问题.
【基本图形】
(1)如图①,已知,求证.
【灵活应用】
(2)如图②,和中,,,,,求.
【深度思考】
(3)尺规作图:如图③,线段与直线相交于点.在直线上作一点,使得最小(保留作图痕迹,写出必要的文字说明).
3.(23-24九年级上·北京西城·期末)在中,,,于点.点在射线上,连接,作于点.连接,作于点,作交直线于点,连接.
(1)当点在线段上时,在图1中补全图形,并直接写出的度数;
(2)当点在线段的延长线上时,利用图2探究线段与之间的数量关系,并证明;
(3)取线段的中点,连接,若,直接写出线段的长的最小值.
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专题10 圆(期末复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
圆周角定理及其推论的应用
牢记并区分圆心角、圆周角的定义,准确把握点与圆、直线与圆的位置关系判定标准,通过圆心到直线的距离d与半径r的大小关系判断直线与圆的位置。
核心热点,常结合圆内接四边形、直径的性质设计角度计算问题,题型覆盖选择、填空、解答题。
垂径定理的应用
精准理解垂径定理的核心内涵,熟练掌握垂径定理相关的辅助线构造方法,并能准确推导与计算。
高频考查弦长、弦心距、半径的计算,通常需要构造“半径-弦心距-半弦”的直角三角形,结合勾股定理求解,是填空题和基础解答题的常见考点。
切线的判定与性质
熟练掌握切线的判定与性质应用,能根据切线判定定理证明直线为圆的切线,能利用切线性质推导线段垂直、角相等关系,解决相关计算问题;同时掌握切线长定理。
解答题核心考点,常以“证明某直线是圆的切线”“已知切线求线段长度或角度”的形式出现,解题关键在于准确构造辅助线,灵活运用切线的判定定理和性质定理。
弧长与扇形面积的计算
能准确进行弧长、扇形面积及组合图形面积的计算,掌握割补法、等积变换等技巧,能将不规则图形面积转化为规则图形面积的和差进行求解;能结合实际情境建立圆的模型,解决弧长、面积相关的实际问题。
高频考点,既包括直接代入公式的简单计算,也包括结合垂径定理、圆周角定理的综合计算,还会涉及阴影部分面积的求解。
圆与三角形的综合应用
全面梳理圆与三角形综合的核心知识点,包括:三角形的外接圆与内切圆的定义、性质;外心与内心的判定与性质;圆周角定理及其推论在三角形中的应用;三角形形状与外接圆位置的关系。
压轴题,包括三角形外接圆、内切圆的性质应用,以及圆与三角形全等、相似的综合证明与计算,此类题目综合性强,能全面考查学生的知识整合能力和逻辑推理能力。
知识点01 圆及与的相关的概念
1.圆的定义
(1)圆:
描述性定义:在平面内,线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一端点A所形成的轨迹。记作:“O”,读作:“圆O”,其中端点O叫作圆心
集合性定义:圆是平面内所有到定点的距离等于定长的点的集合,定点是圆心,定长是半径。
(2)基本概念
①半径:线段OA叫作圆的半径(OB、OC也是圆的半径)
②弦:圆上任意两点间的线段(半径是特殊的弦)
③直径:经过圆心的弦(如AB)
④弧:圆上任意两点间的部分(如)
⑤半圆:圆的任一直径的两个端点将圆分成两条弧,每条弧叫作半圆
⑥等圆:两个圆能完全重合(即全等,即半径r相等)
(3)确定一个圆的两要素(圆心、半径)
(4)圆的任一半径长度都相等
(5)圆的任一直径长度都相等,且直径长度=2倍的半径长度
(6)等弧:能够完全重合的两段弧是等弧。也可说在同圆或等圆中,等长弧对应的弧相等;
(7)C=2r S=
易错提醒:
①直径是弦,但弦不一定是直径,直径是圆中最长的弦;
②半圆是弧,但弧不一定是半圆。通常将大于半圆的弧称为优弧,小于半圆的弧称为劣弧;
③等弧必须以“等圆或同圆”为前提,等弧是全等的(能完全重合),不仅指弧长相等,弧度也相等。
2.弦与直径、弧与半圆
①连接圆上任意两点的线段叫做弦,如下图线段AC,AB;
②经过圆心的弦叫做直径,如下图线段AB;
③圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧,“以A、C为端点的弧记作”,读作“圆弧”或“弧AC”.大于半圆的弧(如图所示叫做优弧,�小于半圆的弧(如图所示)或叫做劣弧.
④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.
3.同心圆和等圆
同心圆:圆心相同,半径不等的圆叫做同心圆。如图2所示:
图2 图3
等圆:半径相等的圆(能够互相重合的圆)叫做等圆。
易错提醒:同圆或等圆的半径相等。如图3.等圆与位置无关
等弧:在同圆和等圆中,等够完全重合的弧叫做等弧。
易错提醒:长度相等的弧,度数相等的弧都不一定是等弧。
知识点02 圆的对称性
1.圆的对称性
(1)圆是轴对称图形,对称轴是经过圆心的任意一条直线.
(2)圆是中心对称图形,对称中心是圆心.
2.弧、弦、圆心角
(1)顶点在圆心的角叫做圆心角.将整个圆分成360等分,每一份的弧对应1o的圆心角,我们也称这样的弧为1o的弧.圆心角的度数和它所对的弧的度数相等.
(2)圆心角、弧、弦、弦心距之间的关系定理
在同圆或等圆中,相等的圆心角所对弧相等,所对的弦相等,所对的弦的弦心距相等.
推论:在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦或两条弦的弦心距中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量分别相等.
知识点03 垂径定理及推论和重要公式
1)垂径定理:垂直于弦的直径平分弦、且平分弦所对的两条弧。
证明:连AO、BO
∵CD⊥AB ∴∠AEC=∠CEB=90°
又∵OE=OE,OA=OB ∴△OAE≌△OBE(HL)
∴AE=EB,∴= =
2)知二推三(推论)
①CD过圆心(直径/半径);②CD垂直弦AB;③CD平分AB;④=;⑤=
垂径定理重要推论:上述5个条件中,任意2个条件成立,则其余3个条件必定成立,即“知二推三”。
3)重要公式:设半径为r,,=d,根据勾股定理:
圆中常用的辅助线:连OB,作OE垂直弦AB,构造出直角三角形。
知识点04 圆周角定理及推论
1)推论1:同弧或等弧所对圆周角相等
∵同弧或等弧所对圆心角相等 ∴同弧或等弧所对圆周角相等
2)圆周角、圆心角、弧长、弦长关系总结:
在同圆或等圆中,有如下关系:
即在同圆或等圆的情况下,圆周角、圆心角、弦长、弧长中任一个相等,则另外几个条件也相等。
3)推论2:半圆(直径)所对的圆周角是90°。(因为圆心角为180°)
4)推论3:两直角三角形共斜边,这四点共圆
证明:∵∠A=90° ∴△ACB外接圆的圆心在CB上,且CB为直径
∵∠D=90° ∴△BCD外接圆的圆心在CB上,且CB为直径 ∴四点共圆
知识点05 确定圆的条件
1.不在同一条直线上的三个点确定一个圆;
2.一个三角形能画一个外接圆,一个圆中有无数个内接三角形。
3.三角形的外接圆与外心
示意图
点和圆的位置关系
经过三角形的三个顶点可以作一个圆,这个圆叫做三角形的外接圆,外接圆的圆心是三角形三条边的垂直平分线的交点,叫做这个三角形的外心.从三角形外心的定义知:三角形的外心到三角形的三个顶点的距离相等.
如图,分别作出线段AB的垂直平分线l1和线段BC的垂直平分线l2,设它们的交点为O,则OA=OB=OC.于是以点O为圆心,OA(或OB、OC)为半径,便可作出经过A、B、C三点的圆.因为过A、B、C三点的圆的圆心只能是点O,半径等等于OA,所以这样的圆只有一个.
1)经过一个已知点A可画无数个圆。
2)经过已知两点A,B作圆,可画无数个,它们的圆心在线段AB的垂直平分线上
3)经过同一直线上三个点A、B、C的圆是不存在的。
4)经过不再同一直线上的三个点A、B、C可画一个圆,而且只能作一个圆。
4.点和圆的位置关系
1)点和圆的位置关系有3种:圆外、圆上、圆内
2)设O的半径为r,点P到圆心的距离OP=d,则:
P在圆外d>r; P在圆上d=r; P在圆内d<r
知识点06 直线与圆的位置关系
1.直线和圆有几种位置关系
如图(a),直线L和圆有两个公共点,这时我们就说这条直线和圆相交,这条直线叫做圆的割线.
如图(b),直线和圆有一个公共点,这时我们说这条直线和圆相切,�这条直线叫做圆的切线,这个点叫做切点.
如图(c),直线和圆没有公共点,这时我们说这条直线和圆相离.[
2.切线的判定和性质
(1)切线的性质定理圆的切线垂直于过切点的半径
(2)推论:经过圆心且垂直于切线的直线必经过切点,经过切点且垂直于切线的直线必经过圆心.
3.切线的判定定理:经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线
4.弦切角定理及其逆定理
弦切角定理(需证明)
弦切角的定义
顶点在圆上,并且一边和圆相交,另一边和圆相切的角叫做弦切角
弦切角定理
弦切角的度数等于它所夹得弧所对得圆心角得一半,等于它所交得弧所对得圆周角得度数.
如图所示,线段PT所在的直线切圆O于点C,BC、AC为圆O的弦,∠TCB、∠TCA、∠PCA、∠PCB都为弦切角.
证明过程略.
弦切角定理逆定理(需证明)
弦切角定理逆定理
如右图,在△ABC的形外作∠PAB=∠BCA,则PA是△ABC的外接圆的切线.
证明:只要用切线的定义,要证AP垂直于过切点的半径,先作过A点的直径,连接DB,则∠DBA=90°,∠D=∠C=∠PAB,所以∠PAD=∠DAB+∠PAB=∠DAB+∠D=90°.
所以PA是圆O的切线.
知识点07 切线长定理
知识点08 圆内接正多边形
1.圆内接正多边形
把圆分成n(n≥3)等份:
(1)依次连结各分点所得的多边形是这个圆的内接正n边形;
(2)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.
2.正多边形的性质
(1)正多边形都只有一个外接圆,圆有无数个内接正多边形.
(2)正n边形的半径和边心距把正n边形分成2n个全等的直角三角形.
(3)正多边形都是轴对称图形,对称轴的条数与它的边数相同,每条对称轴都通过正n边形的中心;当边数是偶数时,它也是中心对称图形,它的中心就是对称中心.
(4)边数相同的正多边形相似。它们周长的比,边心距的比,半径的比都等于相似比,面积的比等于相似比的平方.
(5)任何正多边形都有一个外接圆和一个内切圆,这两个圆是同心圆
3.正多边形的相关计算
设正n边形的半径长为 Rn、中心角为αn、边长为an、边心距为rn,则利用等腰三角形 OAB,通过解直角三角形 OAH,可由其中两个量求出其余的两个量.进一步还可以求出这个正 n边形的周长及面积.
知识点09 弧长及扇形面积
1.弧长的计算
在半径为R的圆中,n°的圆心角所对的弧长l的计算公式为:l=.
2.与扇形有关的面积计算
在半径为R的圆中,n°的圆心角所对的扇形(弧长为l)面积的计算公式为:S扇形==lR.
题型一 圆周角定理及其推论的应用
【典例1-1】(25-26九年级上·全国·期末)如图,A,B,C是上的三点,,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】解:∵,,
∴,
故选:A.
【典例1-2】(24-25九年级上·河南周口·期末)如图,若是的直径,是的弦,,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】解:∵是的直径,
∴.
∵与所对的弧都是,
∴.
∴.
故选:A.
【典例1-3】(24-25九年级上·河北张家口·期末)如图,是半圆的直径,,则的度数为 .
【答案】/125度
【详解】解:∵是半圆的直径,
∴,
∵,
∴,
∴.
故答案为:
【典例1-4】(24-25九年级上·全国·期末)如图,圆A与坐标系交于,,且经过原点,则圆A的半径等于 .
【答案】
【详解】解:连接,
∵,
∴是圆的直径.
∵,,
∴,,
根据勾股定理,在中,
.
∴圆的半径为.
故答案为:.
【变式1-1】(24-25九年级上·云南红河·期末)如图,四边形是的内接四边形,连接,,若,则的度数是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】解:∵与所对的弧为同一弧,
∴,
故选:D.
【变式1-2】(24-25九年级上·广东肇庆·期末)如图,中,弦、相交于点P,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】解:∵,,
∴,
∵,
∴,
故选:B.
【变式1-3】(24-25九年级上·安徽淮北·期末)如图,内接于,点B是的中点,是的直径.若,,则的长为( )
A.5 B. C. D.
【答案】C
【详解】解:连接,
∵点B是的中点,
∴,
∵是的直径,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
解得:(负值舍去),
故选:C.
【变式1-4】(24-25九年级上·江苏宿迁·期末)如图,点A,B的坐标分别为,,点C为坐标平面内一点,,点M为线段的中点,连接,则的最大值为 .
【答案】
【详解】解:∵,,即,
∴点C的运动轨迹是以点D为圆心,半径为1的圆周上运动,
如图,作点A关于原点的对称点E,连接,并延长交于点C,
∵O为中点,M为中点,
∴为的中位线,
∴,
当最大时,也就是最大,在点C移动过程中,当点C在如图所示的位置时,的值最大,
在中,,,根据勾股定理得:
,
∴,
∴.
故答案为:.
题型二 垂径定理的应用
【典例2-1】(24-25九年级上·内蒙古兴安盟·期末)筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,彰显了我国古代劳动人民的智慧,图1,点表示筒车的一个盛水桶,如图2,当筒车工作时,盛水桶的运行路径是以轴心为圆心,为半径的圆,且圆心在水面上方,若圆被水面截得的弦长为,则筒车工作时,盛水桶在水面以下的最大深度是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】解:过点作半径于,如图,
∴,
在中,,
∴,
故选B.
【典例2-2】(24-25九年级上·黑龙江牡丹江·期末)已知的半径为,弦平行于弦和之间的距离是 .
【答案】7或17
【详解】解:如图,当的圆心O位于、之间时,作于点E,并延长,交于F点.分别连接、.
∵,
∴,
∵,
∴,
在中,由勾股定理得,
在中,由勾股定理得,
∴,
∴和之间的距离为17;
如图所示,当的圆心O不在两平行弦、之间(即弦、在圆心O的同侧)时,
同理可得:,
∴,
∴和之间的距离为7;
综上所述,和之间的距离为7或17.
故答案为:7或17.
【典例2-3】(24-25九年级上·河南驻马店·期末)如图,两个圆都是以为圆心,大圆的弦交小圆于两点.
(1)求证:;
(2)若,小圆的半径为5,求大圆的半径的值.
【详解】(1)证明:如图:作于E,
由垂径定理,得:
即;
(2)解:如图,连接,
,
,
在和中,由勾股定理,得:
,
,
即,
解得:
大圆的半径为.
【典例2-4】(24-25九年级上·江西上饶·期末)加图,内接于,,连接.
(1)求证:;
(2)若,,求的长.
【详解】(1)证明:∵内接于,,
∴,
∴平分,
∵过圆心,
∴;
(2)解:如图,延长交于,连接,
由上得,平分,
∵过圆心,
∴,,
∵,
∴由勾股定理得,,
∴,
∴由勾股定理得,.
【变式2-1】(23-24九年级上·内蒙古乌海·期末)如图,为圆O的弦,圆O的半径为5,于点D,交圆O于点C,且,则的长是
【答案】8
【详解】解:如图,连接,
∵圆O的半径为5,
∴,
∴,
∵,
∴,,
∴,
∴.
故答案为:8.
【变式2-2】(25-26九年级上·全国·期末)如图,的半径为10,弦的长为12,,交于点D,交于点C,则 .
【答案】8
【详解】解:∵的半径为10,
∴,
∵,,
∴,
在中,由勾股定理得:,
故答案为:8.
【变式2-3】(24-25九年级上·河北保定·期末)中式古典园林中大部分月亮门(如图1)可以看作圆的一部分,图2是一个月亮门的示意图,E是上一点,经过圆心O,且弦,垂足为M.已知,.
(1)不添加辅助线,直接写出图中一对长度相等的线段;
(2)求这个月亮门的最大宽度(的直径).
【详解】(1)解:经过圆心O,且弦,
;
(2)解:连接,
∵,
∴,
设的半径为m,则,
在中,
∵,
∴,
解得,
∴这个月亮门的最大宽度为.
【变式2-4】(24-25九年级上·广东潮州·期末)如图1,是的直径,点D为下方上一点,点F为弦的中点,连接且延长交于点C,连接,.
(1)求证:;
(2)如图2,延长,相交于点
求证:;
若,,求的半径.
【详解】(1)证明:点F为弦的中点,
,
是的垂直平分线,
(2)① 证明:点F为弦的中点,
,
,
又是的直径,
,
,
,
,
由得,
是等腰三角形,
点F为的中点,
平分,
,
②解:连接,则,如图所示,
,
,
由①得,
,
,
,
,
,
设的半径为r,则,
,
,
,
整理得,
解得,不符合题意,舍去,
的半径为
题型三 切线的判定与性质
【典例3-1】(24-25九年级上·安徽合肥·期末)如图,,是的两条切线,切点分别为,.连接,,,,与交于点,若,,则的长为( )
A.2 B.4 C. D.
【答案】C
【详解】解:∵,是的两条切线,
∴,,
∵,
∴是等边三角形,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴.
∵,,,
,
∴,
∴.
故选:C.
【典例3-2】(24-25九年级上·广东·期末)如图,切于点A,B,切于点E,交于点C,D,若的周长是20,则的长是 .
【答案】10
【详解】解:∵切于点A,B,切于点E,
,
的周长是20,
,
,
,
,
故答案为:10.
【典例3-3】(24-25九年级上·广东广州·期末)已知线段、与相切,切点分别为、,,.
(1)过点作的切线(在线段的上方)与的延长线交于点,切点为点.(要求:尺规作图、保留作图痕迹、不写作法).
(2)求证:与相切.
(3)若,,求的半径.
【详解】(1)解:如图,连接并延长交于点,以为圆心为半径作弧交于点,连接,延长交的延长线于点,连接、、,
∴,
∵线段、与相切,切点分别为、,,
∴,,,,
∵,
∴四边形是矩形,
∴,,,
∵,,,
∴四边形是矩形,
又∵,
∴四边形是正方形,
∴,
∴,
∴是的直径,即点在上,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,即,
∵是的半径,
∴与相切于点,
则即为所作;
(2)证明:由(1)知:即,且点在上,
∴与相切;
(3)解:设的半径为,
过点作于点,则,
∵,,,
∴四边形是矩形,
∴,,
∴,
∵、、都是的切线,
∴,,
∴,
在中,,
∴,
解得:,
∴的半径为.
【变式3-1】(24-25九年级上·四川泸州·期末)如图,在中,,,与三边分别相切于点,,,且,则的面积是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】解:连接、、、,
与三边分别相切于点,且,,,
∴,,,,,,,
∴,
∴,
∵,
∴四边形是矩形,
∵,
∴四边形是正方形,
∴,
∴,
故选:C.
【变式3-2】(24-25九年级上·重庆江北·期末)我们知道,与三角形各边都相切的圆叫做三角形的内切圆,则三角形可以称为圆的外切三角形.如图,与的三边,,分别相切于点,,则叫做的外切三角形,以此类推,各边都和圆相切的四边形称为圆外切四边形.
如图,与四边形的边,,,分别相切于点G,F,E,H,则四边形叫做的外切四边形.
(1)如图2,试探究圆的外切四边形的两组对边,与,之间的数量关系,猜想:______选填“>”“<”或“=”)
(2)利用图2证明你的猜想(写出已知,求证和证明过程).
【详解】(1)解:与四边形的边,,,分别相切于点G,F,E,H,
猜想,
(2)解:已知:四边形的四边,,,都于相切于G,F,E,H,
求证:,
证明:,和相切,
,
同理:,,,
,
即:
【变式3-3】(24-25九年级上·全国·期末)在直角坐标系中,正方形的两边分别在x轴、y轴上,A点的坐标为.
(1)将正方形绕点O顺时针旋转,得到正方形,边交于G.求G点的坐标;
(2)如图,与正方形四边都相切,直线切于点P,分别交y轴、x轴、线段于点M、N、Q.求证:平分.
(3)若,T为延长线上一动点,过T、H、A三点作,交于S.当T运动时(不包括A点),是否为定值?若是,求其值;若不是,说明理由.
【详解】(1)解:连接,
∵A点的坐标为,
∴,
∵四边形是正方形,
∴,,
∵将正方形绕点O顺时针旋转,得到正方形,
∴,,,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∴,
在中,,
∴
又∴,
∵,
∴;
(2)证明:设与、、边相切于点、、,连接,,,如图,
则,
∵是的切线,
∴,
在和中,
∴,
∴∴,
同理可证:,,
∴,,,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
又,,
∴,即,
∴,
∴
∴平分.
(3)解:的值是定值为,
在上取点V,使,即,
∵,
∴,
∵,,
∴,,即;
又∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴;
又,
∴,
∴,,
∴,
∴为等腰直角三角形,
∴,
∴.
题型四 弧长与扇形面积的计算
【典例4-1】(24-25九年级上·河南驻马店·期末)已知扇形的面积为,扇形的弧长是,则该扇形半径为( )
A.6 B.4 C.2 D.
【答案】B
【详解】设扇形的半径为,
根据扇形的面积公式,
解得.
故选:.
【典例4-2】(24-25九年级上·江苏盐城·期末)学校组织开展中华优秀传统文化成果展示活动,小慧同学制作了一把扇形纸扇.如图,,,纸扇完全打开后,外侧两竹条(竹条宽度忽略不计)的夹角,现需在扇面一侧绘制山水画,则山水画所在纸面的面积为 .
【答案】
【详解】解:,,
山水画所在纸面的面积: .
故答案为:.
【典例4-3】(25-26九年级上·浙江温州·期末)如图,在中,,半径,则所对的长为 cm.
【答案】
【详解】解:在中,,
则,
因此所对的长为:,
故答案为:.
【典例4-4】(24-25九年级上·江苏苏州·期末)如图,是的直径,点是上的一点,点是的中点,连接并延长至点,交于点,连接,.
(1)证明:为的切线;
(2)若,.
①求的长;
②求阴影部分的面积.
【详解】(1)证明:点是的中点,点是的中点,
,
,
,
,,
,
,
为的切线;
(2)解:①设的半径为,
,
,
由(1)知,
,
,
,,
,
;
②由①知,,
,,
阴影部分的面积的面积扇形的面积.
【变式4-1】(24-25九年级上·山西长治·期末)如图,在中,,,将绕点A逆时针旋转后得到,则线段在上述旋转过程中所扫过部分(阴影部分)的面积是( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】解:,
,
将绕点A逆时针旋转后得到,
,
,
.
故选:C.
【变式4-2】(24-25九年级上·全国·期末)如图,在中,,平分,交于点D,点O在上,圆O经过A,D两点,交于点E,交于点F.
(1)求证:是圆的切线.
(2)若圆的半径是,,求阴影部分的面积.(结果保留和根号)
【详解】(1)证明:如图,连接,
∵平分,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,即,
∴,
又∵是圆的半径,
∴是圆的切线.
(2)解:如图,连接,,其中交于点,
∵,,
∴,
∵圆的半径是,
∴,
∴是等边三角形,
∴,
∵平分,
∴,,
∴,
∴阴影部分的面积为.
【变式4-3】(25-26九年级上·全国·期末)如图,中,,平分交于点D,交于点E,以为直径作.
(1)求证:是的切线;
(2)若,,求的长;
(3)在(2)的条件下直接写出阴影部分的面积.
【详解】(1)证明:∵,以为直径作,
∴点D在上,
如图,连接,
∵,
∴,
∵平分,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵是半径,
∴是的切线;
(2)解:在中,由勾股定理,得,
∴,
∴,
∴,
在中,,
在中,,
∴;
(3)解:如图,∵,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴阴影部分面积为.
题型五 圆与三角形的综合应用
【典例5-1】(25-26九年级上·浙江温州·期末)如图,在中,弦与弦交于点且,.已知,,若,则的长为( )
A.3 B. C.4 D.
【答案】A
【详解】解:弦与弦交于点,
,
,
,
,
,,,
、,
,
或,
当时,,当时,,
,
,
故选:A.
【典例5-2】(24-25九年级上·全国·期末)如图,正三角形是圆的内接三角形,弦,且与垂直,则圆的半径等于( )
A.2 B. C. D.
【答案】B
∵是等边三角形,,
∴,,
∴,,
设,则,
在中,,
∴,
则,
则,
解得:.
故选:B .
【典例5-3】(24-25九年级上·河北唐山·期末)已知直角三角形模具的两条直角边为和,若用一个圆形纸片完全盖住这个直角三角形,则这个圆形纸片的最小直径为 .
【答案】13
【详解】解:直角三角形模具的两条直角边为和,
直角三角形模具的斜边长为,
用一个圆形纸片完全盖住这个直角三角形,
圆形纸片的直径大于等于直角三角形斜边长,
这个圆形纸片的最小直径为;
故答案为:13.
【典例5-4】(24-25九年级上·河北沧州·期末)如图,在中,,用一个圆面去覆盖,能够完全覆盖这个三角形的最小圆面的半径是 .
【答案】
【详解】解:作于D,如图,
∵,
∴,
∴,
∵垂直平分,
∴的外心O在上,
连接,设的外接圆的半径为r,则
在中,,解得,
∵能够完全覆盖这个三角形的最小圆为的外接圆,
∴能够完全覆盖这个三角形的最小圆面的半径为.
故答案为:.
【典例5-5】(25-26九年级上·广东惠州·期末)如图,在的网格图中,每个小正方形的边长为1个单位长度,每个小正方形顶点称为格点,的顶点均在格点上.
(1)作图:①将绕点C逆时针旋转,得到,画出;
②画出三角形的外接圆;
(2)求的面积.
【详解】(1)①将点A、B绕点C逆时针旋转得到,
连接,得到, 如图所示:
②分别取边垂直平分线上的格点,
作边的垂直平分线相交于点O,
以O为圆心长为半径画圆,
得到的外接圆,如图所示:
(2)连接,
∴的面积为.
【典例5-6】(23-24九年级上·四川成都·期末)如图1,菱形边长为3,延长至点C,使得.连接,.点E,F分别在线段和上,且满足,连接,交于点O,过点B作,交延长线于点M,连接.
(1)求与之间的数量关系;
(2)当时,求的长度;
(3)如图2,过点M作交于N,求的最大值.
【详解】(1)四边形是菱形,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
;
(2)如图1,
作,交的延长线于点,作于点,
,
,,
,
,,
,
,
,,
,
,
,
;
(3)如图2,
以为边在下方作等边三角形,
由上知:,
,
点在等边三角形的外接圆上运动,
连接,,,交于,则,,
,,
,,
,
,
,
,
,
点在以为圆心,3为半径的圆上运动,
当与相切时,最大,
,
最大,
延长,交于点,
,,
,
设,则,
,,
,
,
.
【变式5-1】(23-24九年级上·海南海口·期末)如图,内接于,,直径交于点,若,则 °.
【答案】75
【详解】解:连接,如图,
,
,
,
为直径,
,
,
.
故答案为:75
【变式5-2】(24-25九年级上·江苏南京·期末)如图,在中,,,边上的高为,且是锐角,是边上的动点,连接,作,与边交于点,则经过点,,的的半径最小值为 .
【答案】
【详解】解:如图,作的外接圆,连接、、,过作于点,
设,
,
,
过作于点,过作于点,则,
,
,
,,
,
,即,
,
,
即,
解得,
的半径最小值为
故答案为:
【变式5-3】(24-25九年级上·河北沧州·期末)如图所示,已知中,为斜边上的高,为中点,为外心,交于.求证:.
【详解】证明:如图,连接,连接交于,
为外心,
,
,,
.
,
,
,
,
为重心.
.
,
.
【变式5-4】(24-25九年级上·云南昭通·期末)如图1,是的直径,和是它的两条切线,点是右侧半圆上不同于的一个动点,过点作的切线与分别相交于两点,连接.
(1)若,求的长;
(2)求证:;
(3)如图2,连接,与相交于点,延长交于点,过点作于点.则以下关于线段的三个结论:①,②,③,你认为哪个正确?请说明理由.
【详解】(1)解: 是直径,、是切线,
∴,
,
由切线长定理可知,,
,
,
,
;
(2)证明: 是直径, 、 是切线,
,
,
由 (1)知 ,
,
由切线长定理可知 ,
,
,
即 ,
;
(3)我认为正确,理由如下:
如下图,延长至,使得,连接,
由垂径定理知,垂直平分,
,
,
在四边形中,,
又 ,
,
在和中,
,
,
,
在和中,
,
,
,
.
【变式5-5】(24-25九年级上·福建泉州·期末)如图,已知在四边形中,是对角线,,是的中点.连接,交于点,过作的平行线,分别交、的延长线于点、点;连接并延长,交于点,交于点.
(1)求证:;
(2)若,
①求证:;
②连接,若,求证:.
【详解】(1)证明:∵,
∴,
∴;
(2)证明:①∵,是的中点,
∴,
∵,
∴,
∴,即,
由(1)可知:,即,
∴,
∴;
②由可知:点D、C、B三点在以点A为圆心,半径为的圆上,如图,
∴,
由①可知:,,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
设,则有,
∴,,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,即,
∴.
期末基础通关练(测试时间:5分钟)
1.(24-25九年级上·安徽六安·期末)如果一个三角形的外心在这个三角形的内部,那么这个三角形是( )
A.锐角三角形 B.直角三角形 C.钝角三角形 D.不能确定
【答案】A
根据三角形的外心是三角形三边垂直平分线的交点,据此逐项判断即可.
【详解】解:如果一个三角形的外心在这个三角形的内部,那么这个三角形是锐角三角形.
故选:A.
2.(25-26九年级上·全国·期末)已知圆锥的侧面展开图的弧长为,圆心角为,则此圆锥的母线长为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】B
【详解】解:设圆锥的母线长为.
∵ 扇形弧长,其中 ,,
∴ ,解得:.
故选B.
3.(24-25九年级上·山东德州·期末)如图,一个固定的圆形滑轮起重装置的半径是,当重物上升时,滑轮的一条半径绕轴心O按逆时针方向的旋转的角度为 .
【答案】
【详解】解:设旋转的角的度数是,
根据弧长公式得:,
解得:,
所以绕轴心O按逆时针方向旋转的角度约为.
故答案为:.
4.(24-25九年级上·山东临沂·期末)如图,要用一个半径为扇形纸片围成一个无底盖的圆锥(接缝处忽略不计),若该圆锥的底面圆半径长为,则这个扇形的圆心角的度数为 .
【答案】
【详解】解:设扇形的圆心角为,
∵圆锥的底面圆周长为,母线长为,
∴,
解得,
即扇形的圆心角为.
故答案为:.
5.(24-25九年级上·广东惠州·期末)在网格中(每个小正方形的边长都为1个单位),的三个顶点都在格点上.建立如图所示的直角坐标系.
(1)请在图中标出的外接圆的圆心(保留作图痕迹,不写作法);
(2)将绕点逆时针旋转得到,画出.
【详解】(1)解:圆心位置如图所示,;
(2)如图所示,为所求三角形.
期末重难突破练(测试时间:10分钟)
1.(24-25九年级上·广东东莞·期末)如图所示,的顶点均在格点上,点C的坐标为
(1)将绕原点O顺时针方向旋转得到对应的,请画出,并写出点的坐标;
(2)请在图中标出的外接圆的圆心M以及写出点M的坐标,并计算的外接圆的面积.
【详解】(1)解:如图所示,即为所求,则;
(2)解:如图所示,作线段的垂直平分线交于点M,则,
∵,
∴,
∴的外接圆半径为,
∴的外接圆的面积为.
2.(25-26九年级上·全国·期末)如图,在中,,是的平分线.
(1)尺规作图:作,圆心O在线段上,且经过A,D两点(不写作法,保留作图痕迹);
(2)在(1)的条件下,若,,求的半径.
【详解】(1)解:如图,即为所求.
;
(2)解:连接,
∵是的平分线,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,即的半径为6.
3.(24-25九年级上·安徽芜湖·期末)如图1,等腰三角形ABC中,当顶角的大小确定时,它的对边(即底边)与邻边(即腰或)的比值他就确定了,我们把这个比值记作,即,当时,如.
(1)__________,__________,的取值范围是__________;
(2)如图2,圆锥的母线长为18,底面直径,一只蚂蚁从点P沿着圆锥的侧面爬行到点Q,求蚂蚁爬行的最短路径长.(精确到0.1,参考数据:,,)
【详解】(1)解:如图1,
由,得,
∴,
如图2,
∵,
∴作于D,则,,
∴,则,
∴
∴,
∴;
∵,
∴,
∴.
故答案为:,,;
(2)解:∵圆锥的底面直径,
∴圆锥的底面周长为,即侧面展开图扇形的弧长为,
设扇形的圆心角为,
则,解得,
,
∴蚂蚁爬行的最短路径长为.
期末综合拓展练(测试时间:15分钟)
1.(24-25九年级上·江苏扬州·期末)在中,点在边上,若,则称点是点的“关联点”.
(1)如图(1),在中,若,于点.试说明:点是点的“关联点”.
(2)如图(2),已知点在线段上,用无刻度的直尺和圆规作一个,使点为点的“关联点”(保留作图痕迹,并作必要的文字说明);
(3)在(2)的前提下,在图(2)中继续用无刻度的直尺和圆规在边上方作一个,使其同时满足下列条件:①点为点的“关联点”;②(保留作图痕迹,并作必要的文字说明).
【详解】(1)证明:,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
点是点的“关联点”.
(2)解:如图,即为所求,
作法提示:①作线段的垂直平分线,交于点;
②以为圆心,为半径作圆;
③过作交于点;
简证:点在以为直径的圆上运动,
,
,
由(1)可得,此时点为点的“关联点”.
(3)解:如图,
作法提示:①作线段的垂直平分线,交于点;
②以为圆心,为半径作圆;
③过作交于点;
④以为圆心,为半径画圆,则点在上且在直线右侧.
简证:在以为直径的圆上运动,
,
根据第一问很容易得出,
,
.
2.(24-25九年级上·江苏南京·期末)在数学中,常常通过构造基本图形帮助我们解决问题.
【基本图形】
(1)如图①,已知,求证.
【灵活应用】
(2)如图②,和中,,,,,求.
【深度思考】
(3)尺规作图:如图③,线段与直线相交于点.在直线上作一点,使得最小(保留作图痕迹,写出必要的文字说明).
【详解】(1)证明:,
,,
,
,
,
,
,,
;
(2)解:作,交于点.
,
,
,
,
,,
.
,,
,
,
,,
在 中,,
即,
;
(3)理论依据:
过点作,当点在点左侧时,如图,连接、,
、组成,
是定值,且有特殊值,
构造,连接,如图,
,,
,
要求最小值,即求最小值,
为定值,
求出最大值即可,取中点,当、、共线时,最大,则此时最小,
如图,延长交圆于点,连接并延长交于点即为所求,
尺规作图:
如图,点即为所求,
作法提示:①作交于点;
②以为直径作圆,圆心为,连接并延长交于点;
③连接并延长交直线于点,点即为所求.
3.(23-24九年级上·北京西城·期末)在中,,,于点.点在射线上,连接,作于点.连接,作于点,作交直线于点,连接.
(1)当点在线段上时,在图1中补全图形,并直接写出的度数;
(2)当点在线段的延长线上时,利用图2探究线段与之间的数量关系,并证明;
(3)取线段的中点,连接,若,直接写出线段的长的最小值.
【详解】(1)解:补全图形,如图所示:
∵,,
∴,
取的中点,连接,,
∴,
∴,,,四点共圆,
∴,
∵,,,
∴,
∴;
(2),理由如下:
如图所示:
∵,,,
∴,,
由(1)同理可得:,,,四点共圆,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,而,
∴,
∴,
∴;
(3)如图,取的中点,连接,,,取的中点,连接,
由(2)同理可得:,而,
∴,
连接,
∵,
∴,
∴,
∴,而,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,而为中点,为中点,
∴,
∴在以为圆心,半径为2的弧上运动,
∴当,,三点共线时,最小,
在中,
此时,
∴.
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