内容正文:
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第二节 与圆有关的位置关系
第一、二章
3
目
录
知识全面梳理
核心考点突破
好题随堂演练
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知识点1 点、直线与圆的位置关系
1.点和圆的位置关系
设☉O的半径为r,点P到圆心的距离为OP=d,则
(1)点P在圆外⇔d______r.
(2)点P在圆上⇔d______r.
(3)点P在圆内⇔d______r.
>
=
<
5
2.直线和圆的位置关系
设☉O的半径为r,圆心到直线l的距离为OP=d,则直线和圆的位置关系如下表:
位置关系 相离 相切 相交
图示
d与r的关系 d>r d=r d<r
交点个数 没有交点 1个交点 2个交点
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知识点2 切线的判定与性质
1.切线:直线和圆有唯一的公共点(即直线和圆相切)时,这条直线叫作圆的切线,这个唯一的公共点叫作切点.
2.切线的性质:圆的切线垂直于过切点的半径.
3.切线的判定
(1)定义判定:和圆有唯一公共点的直线是圆的切线.
(2)数量关系:圆心到直线的距离等于半径的直线是圆的切线.
(3)定理:过半径外端且垂直于半径的直线是圆的切线.
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4.切线长:过圆外一点画圆的切线,这点和切点之间的线段长叫作这点到圆的切线长.
5.切线长定理:过圆外一点所画的圆的两条切线长相等.
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知识点3 三角形的内切圆
1.和三角形三边都________的圆叫作三角形的内切圆,内切圆的圆心
叫作三角形的内心.
2.三角形的内心是三角形的三条____________的交点,它到三角形三边
的距离相等.
3.三角形的内心在三角形的内部.
相切
角平分线
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【知识拓展】
三角形内切圆半径与三角形三边关系
若已知☉O是△ABC的内切圆,三角形三边长分别为a,b,c,面积为S,
圆的半径为r,则r=.特别地,当△ABC是直角三角形,∠C=90°时,
r=(a+b-c).
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命题点1 点、直线与圆的位置关系6年0考
1.【典例】 一个点到圆的最小距离为3 cm,最大距离为6 cm,则该圆的
直径是( )
A.1.5 cm B.1.5 cm或4.5 cm
C.4.5 cm D.3 cm或9 cm
【解析】 若点在圆外,则该圆的直径=6-3=3(cm);若点在圆内,则该圆的直径=6+3=9(cm),
即该圆的直径为3 cm或9 cm.
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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
【解析】 如图,由题意得OA=2,OB=3.
当点P在BO的延长线与☉O的交点处时,点P到直线l的
距离最大,此时,点P到直线l的距离是3+2=5.
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3.(2024·广州)如图,☉O中,弦AB的长为4,点C在☉O上,OC⊥AB,
∠ABC=30°.☉O所在的平面内有一点P.若OP=5,则点P与☉O的位置
关系是( )
A.点P在☉O上
B.点P在☉O内
C.点P在☉O外
D.无法确定
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【解析】 如图,设AB与OC交于点D.
∵弦AB的长为4,OC⊥AB,
∴AD=BD=AB=2.
∵∠ABC=30°,∴∠AOD=2∠ABC=60°,
∴∠A=90°-60°=30°,∴OA=2OD.
设OD=x,则OA=2x.
在Rt△AOD中,OD2+AD2=OA2,即x2+(2)2=(2x)2,
解得x=2(负值已舍去),∴OA=2x=4.
∵OP=5,∴OP>OA,
∴点P在☉O外.
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命题点2 三角形的内切圆6年0考
4.【典例】 如图,在扇形CAB中,CD⊥AB,垂足为D,☉E是△ACD的内切
圆,连接AE,BE,则∠AEB的度数为________.
135°
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【解析】 如图,连接EC.
∵点E是△ADC的内心,
∴AE平分∠CAD,CE平分∠ACD,
∴∠EAC=∠EAB,∠AEC=180°-(∠EAC+∠ECA)=180°-=135°.
在△AEC和△AEB中,
∴△AEC≌△AEB(SAS),∴∠AEB=∠AEC=135°.
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5.【新题型·多空题】 (2024·自贡)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,
☉O是△ABC的内切圆,切点分别为D,E,F.图中三组相等的线段分别是
CE=CF,AF=_________,BD=_________;若AC=3,BC=4,则☉O的半径长
为_______.
AD
BE
1
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【解析】 如图,连接OE,OF.
由切线长定理可知AF=AD,BD=BE.
∵∠C=90°,☉O是△ABC的内切圆,
∴∠C=∠OEC=∠OFC=90°,OE=OF,
∴四边形OECF是正方形.
设OE=OF=CF=CE=x,
则BE=BC-CE=4-x=BD,AF=AC-CF=3-x=AD.
∵BD+AD=AB===5,
∴4-x+3-x=5,解得x=1,
∴OE=1,即☉O的半径长为1.
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命题点3 与切线的性质有关的证明及计算 6年5考
6.【典例】 【一题多设问】 如图,AB是☉O的直径,C是☉O上一点,点D是 的中点,过点D作☉O的切线,与AB,AC的延长线分别交于点E,F,连接AD,BD.
设问1 证垂直
(1)求证:AF⊥EF.
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(1)证明:如图,连接OD.
∵点D是的中点,∴=,
∴∠FAD=∠BAD.
∵OA=OD,∴∠ODA=∠BAD,
∴∠FAD=∠ODA,∴OD∥AF,
∴∠ODE=∠AFD.
∵DF是☉O的切线,OD为☉O的半径,
∴∠ODE=90°,∴∠AFD=90°,∴AF⊥EF.
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设问2 知线段数量关系,求长度
(2)已知AO=2,若AC=2CF,求BE的值.
(2)解:如图,连接BC.
∵AB是☉O的直径,∴∠ACB=90°,
∴∠ACB=∠AFE,∴BC∥EF,
∴=.
∵AB=2AO=4,AC=2CF,∴BE=AB=2.
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设问3 证角相等
(3)连接BD,求证:∠FAD=∠EDB.
(3)证明:∵AB为☉O的直径,
∴∠ADB=90°.
∵∠AFD=90°,∴∠FAD+∠ADF=90°.
∵∠EDB+∠ADF=90°,∴∠FAD=∠EDB.
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设问4 知锐角三角函数值,求长度
(4)若tan∠CAD=,AB=5,求线段BE的长.
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(4)解:∵tan∠CAD=,∴tan∠DAO=.
在Rt△ADB中,AB=5,
∴BD=,AD=2.
在Rt△AFD中,可得DF=2,AF=4.
由(1)得OD∥AF,
∴△EDO∽△EFA,∴=.
又∵OD=,设BE=x,
∴=,∴x=,即BE=.
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设问5 知角度,求弦长
(5)若直径AB=12,∠AEF=30°,求弦AD的长.
(5)解:∵∠AFE=90°,∠AEF=30°,
∴∠FAE=60°.
∵AD平分∠FAB,∴∠FAD=∠DAB=30°.
∵∠ADB=90°,AB=12,
∴BD=AB=6,∴AD==6.
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设问6 证四边形为菱形
(6)连接BD,CD,OC,当∠E的度数为________时,四边形OBDC是菱形.
(6)解:30°
提示:如图,连接OD.
∵EF是☉O的切线,∴OD⊥DE,∴∠ODE=90°.
若四边形OBDC是菱形,则OB=BD=CD.
∵OB=OD,
∴OB=OD=BD,∴∠DOB=60°,
∴∠E=180°-∠ODE-∠DOB=180°-90°-60°=30°.
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【解题通法】
(1)仔细审题,明确题干中的条件和图形中隐含的条件.
(2)证明过程:
①证线段垂直:连半径,关键在于“倒角证平行+直角”.
②证角相等/角平分线/角度关系常考直角三角形两锐角互余、等腰三角形的性质、全等三角形、平行线+等腰三角形等.
③求线段长/线段比值常通过相似三角形比例关系,结合勾股定理考查,或利用解直角三角形、全等三角形得到线段的等量关系.
(3)条件不足时,添加辅助线,使得模型完整或能使特殊图形的性质得以应用.
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7.(2023·济南)如图,AB,CD为☉O的直径,C为☉O上一点,过点C的切线与AB的延长线交于点P,∠ABC=2∠BCP,点E是 的中点,弦CE,BD相交于点F.
(1)求∠OCB的度数;
(2)若EF=3,求☉O的直径的长.
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解:(1)∵PC与☉O相切于点C,
∴OC⊥PC,∴∠OCB+∠BCP=90°.
∵OB=OC,∴∠OCB=∠OBC.
∵∠ABC=2∠BCP,∴∠OCB=2∠BCP,
∴3∠BCP=90°,∴∠BCP=30°,∴∠OCB=60°.
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(2)如图,连接DE.
∵CD是☉O的直径,∴∠DEC=90°.
∵点E是的中点,∴=,
∴∠DCE=∠ECB=∠FDE=∠DCB=30°.
在Rt△FDE中,EF=3,∠FDE=30°,
∴DE==3.
在Rt△DEC中,∠DCE=30°,∴CD=2DE=6,
∴☉O的直径的长为6.
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8.(2025·济南历下三模)如图,AB是☉O的直径,C,D为圆上两点,AC=BC,连接CD交AB于点E,过点D作☉O的切线,交AB的延长线于点F.
(1)求证:DF=EF.
(2)若DF=4,tan∠BCE=,求AB的长.
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(1)证明:如图,连接 OC,OD.
∵AB为☉O的直径,∴∠ACB=90°.
∵AC=BC,点O为AB的中点,∴OC⊥AB,
∴在Rt△OCE中,∠OCE+∠OEC=90°.
∵DF为☉O的切线,∴OD⊥DF,
∴∠ODE+∠FDE=90°.
∵OC=OD,∴∠OCE=∠ODE,∴∠OEC=∠EDF.
又∵∠OEC=∠DEF,∴∠DEF=∠EDF,∴DF=EF.
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(2)解:如图,连接AD,BD.
∵=,∴∠BCD=∠BAD.
∵AB为☉O的直径,∴∠ADB=90°.
∵tan∠BCE=,∴tan∠BAD==.
∵OA=OD,∴∠DAO=∠ODA.
又∵∠ODA+∠ODB=∠ODB+∠BDF=90°,
∴∠OAD=∠ODA=∠BDF.
∵∠F=∠F,∴△FBD∽△FDA,
∴==,即==,∴FB=2,FA=8,
∴AB=FA-FB=8-2=6.
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命题点4 与切线的判定有关的证明及计算 6年2考
9.【典例】 (2024·济南)如图,AB,CD为☉O的直径,点E在上,连接AE,DE,点G在BD的延长线上,AB=AG,∠EAD+∠EDB=45°.
(1)求证:AG与☉O相切.
(2)若BG=4,sin∠DAE=,求DE的长.
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(1)证明:∵∠EDB,∠EAB所对的弧是同弧,
∴∠EDB=∠EAB.
∵∠EAD+∠EDB=45°,∴∠EAD+∠EAB=45°,
即∠BAD=45° .
∵AB为☉O的直径,∴∠ADB=90°,∴∠B=45°.
∵AB=AG,∴∠B=∠G=45°, ∴∠GAB=90°.
又∵AB是☉O的直径,∴AG与☉O相切.
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(2)解:如图,连接CE.
∵∠DAE,∠DCE所对的弧是同弧,
∴∠DAE=∠DCE.
∵DC为☉O的直径,∴∠DEC=90°.
在Rt△DEC中,sin∠DCE=sin∠DAE== .
∵BG=4,∠B=45°,∠BAG=90°,
∴AB=DC=BG=2,
∴DE=DC·sin∠DCE=2×=.
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【解题通法】
①“连半径,证垂直”:若直线与圆有公共点,则连接圆心与交点得到半径,证明半径与直线垂直.
②“作垂直,证半径”:若未给出直线与圆的公共点,则过圆心作直线的垂线段,证明垂线段的长等于半径.在判定时,必须说明“是半径”或“点在圆上”.
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10.(2025·济南)如图,AB是☉O的直径,C为☉O上一点,P为☉O外一点,
OP∥AC,且∠OBP=90°,连接PC.
(1)求证:PC与☉O相切.
(2)若AO=3,OP=5,求AC的长.
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(1)证明:如图,连接OC.
∵OA=OC,∴∠OAC=∠OCA.
∵OP∥AC,∴∠OAC=∠BOP,∠OCA=∠COP,
∴∠COP=∠BOP.
又∵OC=OB,OP=OP,
∴△OCP≌△OBP(SAS),
∴∠OCP=∠OBP=90°.
∵OC为☉O的半径,
∴PC与☉O相切.
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(2)解:如图,连接CB.
∵AB为☉O的直径,∴∠ACB=90°.
∵∠OBP=90°,∴∠ACB=∠OBP.
又∵∠OAC=∠BOP,
∴△ACB∽△OBP,∴=.
∵AO=3,∴OB=3,AB=2AO=6.
∵OP=5,∴=,∴AC=.
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11.(2025·山东)如图,在△OAB中,点A在☉O上,边OB交☉O于点C,AD⊥OB于点D,AC是∠BAD的平分线.
(1)求证:AB为☉O的切线.
(2)若☉O的半径为2,∠AOB=45°,求CB的长.
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(1)证明:∵AD⊥OB,∴∠DAC+∠ACD=90°.
∵OA=OC,∴∠OAC=∠OCA.
∵AC是∠BAD的平分线,∴∠DAC=∠BAC,
∴∠BAC+∠OAC=∠DAC+∠OCA=90°,
即AB⊥OA.
又∵OA为☉O的半径,∴AB为☉O的切线.
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(2)解:∵∠AOB=45°,AB⊥OA,
∴△OAB是等腰直角三角形.
∵☉O的半径为2,∴OA=OC=2,
∴OB=OA=2,
∴CB=OB-OC=2-2.
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1.已知平面内有☉O和点P,若☉O上一动点到点P的距离的最大值和最小值分别为8 cm和2 cm,则☉O的半径为( )
A.5 cm B.3 cm
C.5 cm或3 cm D.无法确定
【解析】 若点P在圆外,则☉O的半径=×(8-2)=3(cm);
若点P在圆内,则☉O的半径=×(8+2)=5(cm),
∴☉O的半径为3 cm或5 cm.
1
3
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题序
2
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2.如图所示,P是☉O外一点,PA,PB分别和☉O切于A,B两点,C是上任意一点,过C作☉O的切线分别交PA,PB于点D,E.若△PDE的周长为12,则PA的长为( )
A.12 B.6 C.8 D.4
1
3
5
题序
2
4
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【解析】 ∵PA,PB分别和☉O切于A,B两点,
∴PA=PB.
∵DE是☉O的切线,∴DA=DC,EB=EC.
∵△PDE的周长为12,
即PD+DE+PE=PD+DC+EC+PE=PD+AD+EB+PE=PA+PB=2PA=12,∴PA=6.
1
3
5
题序
2
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46
3.如图,已知AB是☉O的直径,点C在☉O上,过点C的切线与AB的延长线
交于点P,连接AC.若∠A=30°,PC=3,则BP的长为______.
1
3
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题序
2
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【解析】 如图,连接OC.
∵OA=OC,∠A=30°,
∴∠OCA=∠A=30°,
∴∠COB=∠A+∠ACO=60°.
∵PC是☉O的切线,
∴∠PCO=90°,∴∠P=30°.
∵PC=3,
∴OB=OC=PC·tan 30°=,
∴PO=2OC=2,
∴BP=PO-OB=.
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3
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题序
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4.(2022·济南)已知:如图,AB为☉O的直径,CD与☉O相切于点C,交AB的延长线于点D,连接AC,BC,∠D=30°,CE平分∠ACB交☉O于点E,过点B作BF⊥CE,垂足为F.
(1)求证:CA=CD.
(2)若AB=12,求线段BF的长.
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3
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题序
2
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(1)证明:如图,连接OC.
∵CD与☉O相切于点C,
∴OC⊥CD,∴∠OCD=90°.
∵∠CDA=30°,
∴∠COB=90°-∠CDA=60°,
∴∠CAB=∠COB=30°,
∴∠CAD=∠CDA,∴CA=CD.
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3
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题序
2
4
50
(2)解:∵AB为直径,∴∠ACB=90°.
在Rt△ABC中,∠CAB=30°,AB=12,
∴BC=AB=6.
∵CE平分∠ACB,
∴∠ECB=∠ACB=45°.
∵BF⊥CE,∴∠CFB=90°,
∴BF=BC·sin 45°=6×=3.
1
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题序
2
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51
5.(2025·烟台)如图,△ABC内接于☉O,∠ABC=2∠C,点D在线段CB的延长线上,且BD=AB,连接AD.
(1)求证:AD是☉O的切线.
(2)当AB=5,AC=8时,求BC的长及☉O的半径.
1
3
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题序
2
4
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(1)证明:如图,连接AO并延长交☉O于点E,连接BE.
∵BD=AB,∴∠D=∠BAD,
∴∠ABC=∠D+∠DAB=2∠D.
又∵∠ABC=2∠C,∴∠D=∠C,∴∠BAD=∠C.
∵=,∴∠C=∠E,∴∠BAD=∠E.
∵AE是☉O的直径,∴∠ABE=90°,∠BAE+∠E=90°,
∴∠BAD+∠BAE=90°,即AD⊥AE.
又∵AO是☉O的半径,∴AD是☉O的切线.
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3
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题序
2
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(2)解:∵∠D=∠D,∠DAB=∠C,
∴△DAB∽△DCA,∴=.
∵∠D=∠C,∴AD=AC=8.
又∵DB=AB=5,∴=,解得BC=.
如图,过点A作AF⊥DC于点F.
∵AD=AC,
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题序
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∴DF=FC=(DB+BC)=×(5+)=,
∴AF===,
∴sin D===.
又∵∠E=∠D,
∴AE====,∴☉O的半径为.
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题序
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