内容正文:
数学臻选·2026-2027学年苏科版九年级数学上
《第三章圆第二节确定圆的条件》提优特训A·B卷
一.特训目标
(
1.掌握过一点、两点、三点作圆的规律,理解
“
不在同一直线上的三点确定一个圆
”
;掌握三角形外接圆、外心概念,会尺规作三角形外接圆,会利用外心性质计算求解。
2.经历作图探究过程,体会垂直平分线在找圆心中的作用,学会分类讨论,提升几何推理与作图能力。
3.能利用本节知识解决残破圆形找圆心等实际问题,体会数学在生活中的价值,养成严谨的几何语言表达习惯。
4.发展几何直观、逻辑推理素养,理解存在性与唯一性,区分外接圆相关易混概念。
)
二.重点难点
(
(一)
重点
1.定理:不在同一直线上的三点确定一个圆。
2.三角形外接圆、外心的概念;外心性质:外心到三角形三个顶点距离相等。
3.三类三角形(锐角、直角、钝角)外心的位置特点。
4.尺规作图:作三角形外接圆;残缺圆形实物找圆心的方法。
(二)
难点
1.理解三点共线不能确定圆的逻辑,不能省略
“
不在同一直线上
”
条件。
2.区分外心(三边垂直平分线交点)与内心(角平分线交点)。
3.直角三角形外接圆半径计算,注意分类讨论斜边、直角边。
4.综合题型:结合勾股定理求外接圆半径,坐标背景下找外心坐标。
)三.知识梳理
(一)过已知点作圆的探究
1.经过1个点作圆:
可以作无数个圆。圆心可以是除该点以外平面内任意一点,半径为圆心到该点距离。
【结论】:过一点的圆有无数个,圆心为除该点以外任意一点.半径为圆心到该定点距离。
2.经过2个点作圆:
可作无数个圆,所有圆心都在线段AB的垂直平分线上,半径为圆心到A(或B)的距离。
【原理】:线段垂直平分线上的点,到线段两端点距离相等,满足OA=OB。
【结论】:经过2个点可以作无数个圆。圆心必须在该线段的垂直平分线上;垂直平分线上任意一点都可以作为圆心,圆心到该线段端点的距离为半径。
3.经过三个点作圆
(1)三点共线:无法作出同时经过三点的圆;
经过同一条直线上的三个点不能作圆.原因:两条垂直平分线互相平行,没有交点,找不到圆心,无法画圆。
(2)三点不在同一直线:
【作法】:①连结AB,作线段AB的垂直平分线MN;
②连接AC,作线段AC的垂直平分线EF,交MN于点O;
③以O为圆心,OA为半径作圆.
所以⊙O就是所求作的圆.
通过刚刚的作图过程,∵直线MN和EF只有一个交点O,并且点O到A,B,C三个点的距离相等,∴经过点A,B,C三点可以作一个圆,并且只能作一个圆.
【结论】:不在同一直线三点确定有1个圆(核心定理)。圆心:其中两条线段垂直平分线的交点;半径:交点到任意一个已知点的距离。
【点拨】:命题“三点确定一个圆”是错误,必须带上前提条件“不在同一直线上”。
(二)三角形的外接圆、圆的内接三角形、三角形的外心
1.三角形的外接圆:
用直尺和圆规作一个圆,使它经过 △ABC的三个顶点。
【作法】:
(1)作线段AB的垂直平分线MN;
(2)作线段AC的垂直平分线EF,交MN于点O;(3)连接OB.(4)以O为圆心,OB为半径作圆.
⊙O就是所求作的圆.
【结论】:经过三角形三个顶点的圆叫做三角形的外接圆.任意三角形有且只有1个外接圆;
2. 圆的内接三角形:
(1)定义:如果三角形的三个顶点都在同一个圆上,这个三角形就叫做这个圆的内接三角形。
(2)一个圆,有无数个内接三角形。在圆周上任取3个不同的点,连接都可以得到该圆的内接三角形。
3.外心:
(1)定义:三角形外接圆的圆心叫做三角形的外心。外心是三角形三条边的垂直平分线的交点。
(2)作图:只需作任意两条边的垂直平分线,交点就是外心,第三条垂直平分线一定经过该交点。
(3)性质:外心到三角形三个顶点距离相等,即OA=OB=OC,这三条线段都是外接圆半径R。
(4)不同类型三角形外心的位置
分别画一个锐角三角形、直角三角形和钝角三角形,再画出它们的外接圆,观察并叙述各三角形的外心与这个三角形的位置关系。
①锐角三角形 三角形内部 普通计算,多用垂直平分线、勾股定理求
②直角三角形 斜边中点 ,斜边就是外接圆直径
③钝角三角形 三角形外部 外心在最长边外侧
记忆口诀:锐内、直中、钝外。
(三)实际应用:残破圆形物件找圆心
瓷器碎片、破损圆盘复原整圆:在圆弧上任取三个不在同一直线上的点,连接两点作两条线段的垂直平分线,交点即为圆心,圆心到点距离就是半径,即可补全整圆。
(四)拓展:反证法简单理解
证明“同一直线上三点不能作圆”
已知:点A、B、C在直线l上。
求证:过A、B、C三点不能作圆。
证明:假设过在同一直线上的A、B、C三点可以作一个圆,设这个圆的圆心为O。
因为OA=OB(都是圆的半径),所以点O在线段AB的垂直平分线上;同理,OB=OC,点O在线段BC的垂直平分线上。线段AB、BC都在直线l上,它们的垂直平分线都垂直于直线l。于是,过点O可以作出两条不同的直线同时垂直于直线l。与基本公理,过平面内一点,有且只有一条直线与已知直线垂直互相矛盾。∴假设不成立。故:过同一直线上的三点不能作圆。
【归纳】反证法简单步骤:
①假设:假设要证明的结论反过来是正确的;
②推理,推出和公理、定理矛盾;
③说明假设错误,原命题成立。
A卷·基础过关
(时间:45分钟 满分:120分)
一、选择题(共30分)
1.下列说法正确的是( )
A. 三点确定一个圆 B. 过两点有且只有一个圆
C. 一个三角形有且只有一个外接圆 D. 三角形外心到三边距离相等
【答案】:C
【解析】:A缺少“不共线”条件;B过两点可作无数圆;D外心到顶点距离相等,内心到三边距离相等;只有C正确。
2.已知Rt△ABC,∠C=90o,AC=6,BC=8,则该三角形外接圆的半径为( )
A. 5 B.10 C.6 D.8
【答案】:A
【解析】:由勾股定理得AB2=62+82=102,直角三角形外接圆半径等于斜边的一半,R=5。
3.锐角三角形ABC的外心的位置在( )
A.三角形外部 B.三角形内部 C.斜边中点 D.三角形边上
【答案】:B
【解析】:锐角三角形外心在三角形内部;直角在斜边中点;钝角在外部。
4.已知△ABC的外心为O,OA=4,则OB的长为( )
A.2 B.4 C.8 D.不确定
【答案】:B
【解析】:外心到三角形三个顶点距离相等,OA=OB=OC=R,所以OB=4。
5.小明不慎把家里的圆形玻璃打碎了,其中四块碎片如图所示.为配到与原来大小一样的圆形玻璃,小明带到商店去的一块玻璃碎片应该是( )
A.第①块 B.第②块 C.第③块 D.第④块
【答案】B
【解析】看所带的一块玻璃能不能通过作图画出原来的圆,任意作两条不平行的弦,再作出这两条弦的垂直平分线,两条垂直平分线的交点就是该玻璃所在圆的圆心,圆心与弦的一个端点的连线即为半径,故带第②块碎片,故选B.
6.下列图形不一定有外接圆的是( )
A.三角形 B.正方形 C.平行四边形 D.矩形
【答案】C
【解析】任意三角形都有一个外接圆;正方形有一个外接圆,圆心是两条对角线的交点;矩形有一个外接圆,圆心是两条对角线的交点;在平面内不存在到平行四边形四个顶点的距离都相等的点,所以一般的平行四边形没有外接圆.故选C.
7.如图,点A,B,C在同一条直线上,点D在直线AB外,过这四点中的任意3个点,能画出圆的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【解析】根据题意,得点D,A,B;点D,A,C;点D,B,C均可以确定一个圆,故过这四点中的任意3个点,能画3个圆.
8.如图,△ABC内接于⊙O,射线AO交BC边于点D,AD平分∠BAC,若AD=BC=8,则⊙O的半径长为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】C
【解析】如图,连接OB.∵AD平分∠BAC,∴AD⊥BC,BD=CD=BC=4,设半径为r,
在Rt△ODB中,OD2+BD2=OB2,即(8﹣r)2+42=r2,解得r=5故选:C.
9.如图,⊙O是△ABC的外接圆,∠CAB=30°,∠ACB=105°,CD⊥AB于点D且CD=2,则⊙O的半径为( )
A.2 B.4 C.4 D.4
【答案】B
【解析】如图,连接OA,OC,∵CD⊥AB,∴∠ADC=90°,∵∠CAB=30°,CD=2,
∴AC=2CD=4∵∠ACB=105°,∠ACD=60°,∴∠CBA=45°,∵∠COA=2∠CBA=2×45°=90°,在Rt△AOC中,由勾股定理得:AC2=OA2+OC2,∵OA=OC,∴OA=AC=4,
∴⊙O的半径为4,故选:B.
10.如图,⊙O是Rt△ABC的外接圆,OE⊥AB交⊙O于点E,垂足为点D,AE,CB的延长线交于点F.若OD=3,AB=8,则FC的长是( )
A.10 B.8 C.6 D.4
【答案】A
【解析】由题知,AC为直径,∴∠ABC=90°,∵OE⊥AB,∴OD∥BC,∵OA=OC,∴OD为三角形ABC的中位线,∴AD=AB=×8=4,又∵OD=3,∴OA===5,∴OE=OA=5,∵OE∥CF,点O是AC中点,∴OE是三角形ACF的中位线,∴CF=2OE=2×5=10,故选:A.
二.填空题(共30分)
11.过同一直线上三点,能作____个圆。
【答案】:0
【解析】:三点共线,不存在同时经过三点的圆。
12.线段AB=8,过A、B两点作圆,圆心轨迹是线段AB的____。
【答案】:垂直平分线
【解析】:到线段两端点距离相等的点在线段垂直平分线上。
13.不在同一直线上的三点确定____个圆。
【答案】:1
【解析】:核心定理原文。
14.若△ABC的三边长分别为5、12、13,则其外接圆半径长为 .
【答案】
【解析】因为,,所以,所以△ABC是直角三角形,斜边为13,所以外接圆半径,故答案为:.
15.△ABC的外心是点O,若OC=6,则外接圆的半径等于________。
【答案】:6
【解析】:外心到顶点距离即为外接圆半径,R=OC=6。
16.在△ABC中,外心O满足OA=11,则线段OC=________。
【答案】:11
【解析】:外心到三顶点距离相等,OA=OC=11。
17.等边三角形外心在三角形____。
【答案】:内部
【解析】:等边属于特殊锐角三角形。
18.要复原破损圆形,碎片必须包含至少____条完整弦。
【答案】:2
【解析】:两条弦作垂直平分线找圆心。
19.如图方格纸上每个小正方形的边长均为1个单位长度,点O,A,B,C在格点(两条网格线的交点叫格点)上,以点O为原点建立直角坐标系,则过A,B,C三点的圆的圆心坐标为___.
【答案】(-1,-2)
【解析】 如答图,连结AB,BC,分别作AB和BC的中垂线,交于G点,则圆心G的坐标为(-1,-2).
20.如图3-1-18,点A,B,C均在6×6的正方形网格格点上,过A,B,C三点的圆除经过A,B,C三点外还能经过的格点数为________个.
【答案】5
【解析】如图,根据“不在同一条直线上的三个点确定一个圆”,画出⊙O.根据几何直观即可得到⊙O除经过A,B,C三点外还能经过的格点数是5个.
三.解答题(共60分)
21.一个残破的车轮如图所示,测得它所剩圆弧两端点间的距离,弧的中点到弧所对弦的距离,现在需要加工与原来大小相同的车轮.
(1)用尺规确定弧所在圆的圆心O;(不写作图过程,保留作图痕迹)
(2)求车轮的半径是多少?
解:(1)如图,点即为所求的圆心;
(2)如图,连接,,设车轮的半径为,∵点G为的中点,∴,∴,∵,∴、、三点共线,∴,
在直角中,,∴,解得,,
答:车轮的半径是.
22.如图小明家的房前有一块矩形的空地,空地上有三棵树A,B,C,小明想建一个圆形花坛,使三棵树都在花坛的边上.
(1)请你帮小明把花坛的位置画出来(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹);
(2)若△ABC中,AB=8 m,AC=6 m,∠BAC=90°,试求小明家圆形花坛的面积.
解:(1)如答图①,⊙O即为所求作的花坛的位置;
(2)如答图②,∵∠BAC=90°,AB=8 m,AC=6 m,∴BC==10(m),∴△ABC外接圆的半径为5 m,∴小明家圆形花坛的面积为S=πr2=25π(m2).
23.如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(0,7),点B的坐标为(0,3),点C的坐标为(3,0).
(1)若△ABC的外接圆的圆心为M,则圆心M的坐标为_________,⊙M的半径为________;
(2)求△ABC的外接圆与x轴的另一个交点坐标.
解:(1)如图,点M即为所求,M(5,5);故答案为:(5,5); 半径r=.
(2)的外接圆与x轴的另一个交点E坐标是(7,0).
25.如图,在正方形网格中,每个小正方形的边长为1,的一条圆弧经过格点,现在以格点为原点、竖直和水平方向为坐标轴建立平面直角坐标系.
(1)圆心的坐标为______;
(2)求的半径;
(3)若点的坐标是,试判断点与的位置关系,并说明理由.
解:(1)圆心D如图所示;圆心D坐标为,故答案为:.
(2)由勾股定理得,的半径为.
(3)点在内.理由如下:,而,点在内.
26.锐角△ABC外接圆的圆心为O,线段OA,BC的中点分别为M、N,∠ABC=4∠OMN,∠ACB=6∠OMN.设∠OMN=θ.
(1)请直接用θ表示∠BAC,∠MON;
(2)判断△OMN的形状,并给出证明;
(3)求∠OMN的大小.
解:(1)连接OC,∵∠OMN=θ,∠ABC=4θ,∠ACB=6θ;∴∠BAC=180°﹣10θ,∴∠BOC=2∠BAC=2(180°﹣10θ),∵N是BC的中点,∴ON垂直于BC,
∴∠NOC=∠BON=∠BOC=∠BAC=180°﹣10θ,∵∠ABC=4θ,∴∠AOC=8θ,
∴∠NOC=180°﹣10θ,∠AOC=8θ,∴∠AON=∠NOC+∠AOC=180°﹣10θ+8θ=180°﹣2θ,∴∠MON=180°﹣2θ;
(2)∵∠OMN=θ,由(1)知,∠MON=180°﹣2θ,∴∠ONM=180°﹣∠MON﹣∠OMN=θ=∠OMN,∴OM=ON,∴△MON为等腰三角形,
(3)∵OA=OB,由 (2)知,△OMN是等腰三角形,∴ON=OM=OA=OB;∵N是BC的中点,∴ON⊥BC,∴∠OBN=30°,∴180°﹣10θ=60°,∴θ=12°,∴∠OMN=12°.
B卷·强化提优
(时间:45分钟 满分:120分)
一.选择题(共30分)
1.下列条件不能确定唯一圆的是( )
A. 圆心、半径 B. 不在同一直线三点 C. 一条直径 D. 任意两点
【答案】:D
【解析】:过两点可作无数圆,无法唯一确定。
2.△ABC三边垂直平分线交点在三角形外,则△ABC是( )
A. 锐角三角形 B. 直角三角形 C. 钝角三角形 D. 等边三角形
【答案】:C
【解析】:钝角三角形外心外部。
3.过平面内三点画圆,最多可画( )
A. 0个 B. 1个 C. 无数个 D. 3个
【答案】:B
【解析】:三点不共线时唯一1个,共线0个,最多1个。
4.平面直角坐标系中,A(0,3),B(4,3),C(4,0),则△ABC外接圆的圆心坐标为( )
A.(2,1.5) B.(2,3) C.(4,1.5) D.(0,0)
【答案】:A
【解析】:△ABC为直角三角形,斜边AC,斜边中点即为外心,A(0,3),C(4,0)中点(2,1.5)。
5.已知△ABC的外心O,OA=5,下列线段长度一定等于5的是( )
A.O到AB距离 B.OB C.AB D.BC
【答案】:B
【解析】:外心性质:到三个顶点距离相等,OA=OB=OC=5;到边距离不一定等于半径。
6.如图,0为锐角三角形ABC的外心,四边形OCDE为正方形,其中E点△ABC的外部,则下列叙述正确的是( ).
A. D是△AEB的外心,O是△AED的外心 B.O不是△AEB的外心,O不是△AED的外心
C. D不是△AEB的外心,O是△AED的外心 D.O是△AEB的外心,O不是△AED的外心
【答案】 D
【解析】连结OA、OB、OD,如图, ∵O为△ABC的外心, ∴OA=OB=OC, ∵四边形OCDE为正方形, ∴OC=OE, ∴OA=OB=OE, ∴O为△ABE的外心, 又∵OA=OE≠OD, ∴O不是△ADE的外心. 故答案为:D.
7. 如图,点P是等边三角形ABC外接圆⊙O上的点,在以下判断中,不正确的是( )
A. 当弦PB最长时,ΔAPC是等腰三角形 B. 当ΔAPC是等腰三角形时,PO⊥AC
C. 当PO⊥AC时,∠ACP=30° D. 当∠ACP=30°时,ΔPBC是直角三角形
【答案】:C
【解析】:当弦PB最长时,PB是⊙O的直径,所以根据等边三角形的性质,BP垂直平分AC,从而根据线段垂直平分线上的点到线段两端距离相等的性质得PA=PC,即ΔAPC是等腰三角形,判断A 正确;当ΔAPC是等腰三角形时,根据垂径定理,得PO⊥AC,判断B正确;当PO⊥AC时,若点P在劣弧AC上,则∠ACP=30°,若点P在优弧AC上,则点P与点B重合,∠ACP=60°,则∠ACP=60°,判断C错误;当∠ACP=30°时,∠ABP=∠ACP=30°,又∠ABC=60°,从而∠PBC=30°;又∠BPC=∠BAC=60°,所以,∠BCP=90°,即ΔPBC是直角三角形,判断D正确.故选C.
8. 若点O是等腰△ABC的外心,且∠BOC=60°,底边BC=2,则△ABC的面积为( C )
A. 2+ B. C. 2+或2- D. 4+2或2-
【答案】:C
【解析】:由题意可得,如图所示,存在两种情况,当△ABC为△A1BC时,连接OB、OC,∵点O是等腰△ABC的外心,且∠BOC=60°,底边BC=2,OB=OC,∴△OBC为等边三角形,OB=OC=BC=2,OA1⊥BC于点D,∴CD=1,OD==,∴=BC•A1D==;当△ABC为△A2BC时,连接OB、OC,∵点O是等腰△ABC的外心,且∠BOC=60°,底边BC=2,OB=OC,∴△OBC为等边三角形,OB=OC=BC=2,OA1⊥BC于点D,∴CD=1,OD==,∴=BC•A2D ==,由上可得,△ABC的面积为或,故选C.
9. 如图,Rt△ABC中,AB⊥BC,AB=6,BC=4,P是△ABC内部的一个动点,且满足∠PAB=∠PBC,则线段CP长的最小值为( ).
A.4 B. C. D. 2
【答案】:D
【解析】:∵∠ABC=90°,∴∠ABP+∠PBC=90°,∵∠PAB=∠PBC,∴∠BAP+∠ABP=90°,∴∠APB=90°,∴点P在以AB为直径的⊙O上,连接OC交⊙O于点P,此时PC最小,
在Rt△BCO中,∠OBC=90°,BC=4,OB=3,∴OC==5,∴PC=OC=OP=5﹣3=2.∴PC最小值为2.故选:D.
10.在平面直角坐标系中,已知点A(0,1),B(0,﹣5),若在x轴正半轴上有一点C,使∠ACB=30°,则点C的横坐标是( )
A.3+4 B.12 C.6+3 D.6
【答案】:A
【解析】:如图,以AB为边向右作等边△ABD,以D为圆心,DA为半径作⊙D交x的正半轴于C,连接CA,CB,此时∠ACB=∠ADB=30°满足条件.过点D作DJ⊥AB于J,DK⊥OC于K,则四边形OJDK是矩形,∵A(0,1),B(0,﹣5),∴AB=6,∵DA=DB=AB=6,DJ⊥AB,∴AJ=JB=3,∴DJ=OK===3,∴OJ=DK=2,在Rt△DCK中,CK===4,∴OC=OK+KC=3+4,∴点C的横坐标为3+4,故选:A.
二.填空题(共30分)
11.三点(0,1)、(2,1)、(1,3)____(填能/不能)确定圆。
【答案】:能
【解析】:三点无共线,可确定唯一圆。
12.直角三角形两条边长分别为9和12,当12作为斜边时,外接圆半径等于________。
【答案】:6
【解析】:斜边为12,R=×12=6。
13.平面直角坐标系,已知A(0,0),B(0,6),C(8,0),△ABC外接圆半径为________。
【答案】:5
【解析】:∠A=90o,斜边BC=10,R=×10=5。
14.等腰△ABC,AB=AC=10,底边BC=12,该三角形外接圆半径为________。
【答案】:
【解析】:底边高为8,设半径R,R2=62+(8-R)2,解得R=。
15.△ABC中,∠B=110o,O是它的外心,则OA、OB、OC三者数量关系写OA________OB。(填“=、>、<”)
【答案】:=
【解析】:无论锐角、直角、钝角三角形,外心到三顶点距离始终相等。
16.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】10
【解析】直角三角形模具的两条直角边为和,由勾股定理得,斜边长为.∵直角三角形的外接圆直径等于斜边长,∴圆形纸片的最小直径为.
故答案为:10.
17.如图,在平面直角坐标系中,点,点,点,则经画图操作可知,△ABC的外心坐标应是 .
【答案】
【解析】∵△ABC的外心即是三角形三边垂直平分线的交点,∴作图得:
∴与的交点即为所求的△ABC的外心,∴△ABC的外心坐标是,
18.等边三角形边长6,外接圆外心到顶点距离为____。
【答案】:2
【解析】:等边三角形外接圆半径公式R=a=2。
19.一个直角三角形的两条边长是方程x2﹣7x+12=0的两个根,则此直角三角形的外接圆的直径为 .
【答案】:4或5
【解析】:x2﹣7x+12=0,(x﹣3)(x﹣4)=0,解得:x1=3,x2=4,
①当直角边分别为3,4时,斜边为:=5,此时直角三角形外接圆的直径为5,
②当直角边为3,斜边为4时,此时直角三角形外接圆直径为4.故答案为4或5.
20.在等边△ABC中,D,E分别是AC,BC上的点,AE与BD相交于点P.若△BCD的面积是12,BE=6,∠APB=120°,则△ABP的外接圆的半径长为 .
【答案】
【解析】O作OJ⊥AB于J,过点B作BH⊥AC于H.∵△ABK是等边三角形,∴∠K=60°,∵∠APB=120°,∴∠K+∠APB=180°,∵△ABC是等边三角形,∴AB=AC=BC,∠BAC=∠C=60°,∵∠APB=120°,∴∠PAB+∠ABP=∠PAB+∠CAE=60°,∴∠CAE=∠ABD,∴△BAD≌△ACE(ASA),∴AD=EC,∵AC=BC,∴BE=CD=6,∵S△BCD=•CD•BH=12,∴BH=4,∴AB=8,∵OA=OB,OJ⊥AB,∴AJ=JB=4,∵∠OAB=30°,∴OA=,∴△APB的外接圆的半径为.故答案为.
三.解答题(共60分)
21. 如图,要把残破的轮片复制完整,已知弧上的三点A、B、C.
①用尺规作图法找出所在圆的圆心(保留作图痕迹,不写作法);
②设△ABC是等腰三角形,底边BC=8cm,腰AB=5cm,求圆片的半径R.
解:①作法:分别作AB和AC的垂直平分线,设交点为O,则O为所求圆的圆心;
②连接AO、BO,AO交BC于E,∵AB=AC,∴AE⊥BC,∴BE=BC= ×8=4,
在Rt△ABE中,AE==3,设⊙O的半径为R,在Rt△BEO中,
OB2=BE2+OE2 , 即R2=42+(R-3)2 , ∴R= (cm),答:圆片的半径R为 cm
22.如图,正方形网格中每个小正方形的边长为1,点A,B,C,D都在小正方形的顶点上.
(1)判断△ABC的形状,并说明理由.
(2)若△ABC的外接圆为⊙O,判断点D与⊙O的位置关系,并说明理由.
解:(1)△ABC是等腰直角三角形,理由如下:根据网格可知:AB=AC,∠BAC=90°,∴△ABC是等腰直角三角形;
(2)点D在⊙O上,理由如下:根据网格可知:△ABC的外接圆如图,∵OD=OA,∴点D在⊙O上.则点D与⊙O的位置关系是:点D在⊙O上.
23.已知A,B,C三点.根据下列条件,说明A,B,C三点能否确定一个圆.如果能,求出圆的半径;如果不能,请说明理由.
(1)AB=2+1,BC=4,AC=2-1;
(2)AB=AC=10,BC=12.
解:(1)∵2+1+2-1=4,∴AB+AC=BC,∴A,B,C三点共线,∴A,B,C三点不能确定一个圆;
(2)∵10+10=20>12,∴A,B,C三点不共线,∴A,B,C三点能确定一个圆.如图,过点A作AD⊥BC,设AD上的点O为圆心,连结BO,∵BC=12,∴DB=6,∵AB=10,
∴AD==8,在Rt△BOD中,设OB=x,则DO=8-x,由勾股定理,得x2-62=(8-x)2,解得x=.∴A,B,C三点能确定一个圆,该圆的半径为.
24.如图,△ABC内接于,.连接并延长,交于点.
(1)求证:垂直平分;
(2)若的半径为5,,求的长.
解:(1)证明:如图1,连接、,∵△ABC内接于,∴,∵,∴,∵到线段两端点距离相等的点在垂直平分线上,
∴垂直平分;
(2)由(1)知,,,可得,,由勾股定理得,,∴,由勾股定理得,,∴的长为.
25.如图,线段,在线段的一个动点,以、为边作等边三角形和等边三角形,外接,
(1)的外接圆的圆心是的________(外心或内心);点的位置是否发生改变________(变或不变).
(2)若,为直角三角形时,求的值.
(3)点在的内部,直接写出的取值范围.
(4)求半径的最小值.
解:(1)的外接圆的圆心是的外心(外心或内心);如图,分别作的平分线交于点P,
∵和都是等边三角形,∴垂直平分,垂直平分,,∵外接,∴点O在和的垂直平分线上,
∴点O与点P重合,∴点的位置是不变;故答案为∶ 外心、不变;
(2)∵和都是等边三角形,∴,,
∴,当时,,∴,即,∵,
∴,即;当时, ,∴,即,∵,∴,即;
(3)当圆心O在边上时,,由(2)得:此时;当圆心O在边上时,,由(2)得:此时;∴点在的内部,的取值范围为;
(4)如图, 连接,
由(1)得:当时,最小,∵,,∴,,∴,解得:,即半径的最小值为.
26.如图,⊙O为△ABC的外接圆,AB为⊙O直径,AC=BC,点D在劣弧BC上,CE⊥CD交AD于E,连接BD.
(1)求证:△ACE≌△BCD.
(2)若CD=2,BD=3,求⊙O的半径.
(3)若点F为DE的中点,连接CF,FO,设CD=a,BD=b,求CF+FO.(用含有a,b的代数式表示)
解:(1)证明:∵AB为⊙O直径,∴∠ACB=90°,∵CE⊥CD,∴∠ECD=90°,∴∠ACE=90°﹣∠ECB=∠BCD,在△ACE和△BCD中,,∴△ACE≌△BCD(ASA);
(2)∵△ACE≌△BCD,∴CE=CD,AE=BD,∵CE⊥CD,∴△ECD是等腰直角三角形,∵CD=2,BD=3,∴DE=2,AE=3,∴AD=5,∵AB为⊙O直径,∴∠ADB=90°,∴AB==2,∴⊙O的半径为;
(3)法一:过O作OH⊥AD于H,如图:∵△ECD是等腰直角三角形,CD=a,∴ED=a,
∵F为DE的中点,∴CF=DF=DE=a,∵△ACE≌△BCD,∴AE=BD=b,∴AD=ED+AE=a+b,∵OH⊥AD,∠ADB=90°,∴OH∥BD,∵AO=OB,∴DH=AD=a+b,OH=BD=b,∴HF=DH﹣DF=(a+b)﹣a=b,在Rt△OHF中,FO==b,∴CF+FO=a+b.
法二:延长AD至点H,使DH=AE,连接BH,如图:由(1)得△ACE≌△BCD,∴BD=AE=DH,∵AB为直径,∴∠ADB=∠BDH=90°,∴△BDH为等腰直角三角形,∵BD=b,∴BH=b,∵△ECD是等腰直角三角形,CD=a,∴ED=a,CF=a=DF=EF,而DH=AE,∴AE+EF=DH+DF,即AF=HF,∴F为AH中点,∵O为AB中点,∴FO=BD=b,∴CF+FO=a+b.
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数学臻选·2026-2027学年苏科版九年级数学上
《第三章圆第二节确定圆的条件》提优特训A·B卷
一.特训目标
(
1.掌握过一点、两点、三点作圆的规律,理解
“
不在同一直线上的三点确定一个圆
”
;掌握三角形外接圆、外心概念,会尺规作三角形外接圆,会利用外心性质计算求解。
2.经历作图探究过程,体会垂直平分线在找圆心中的作用,学会分类讨论,提升几何推理与作图能力。
3.能利用本节知识解决残破圆形找圆心等实际问题,体会数学在生活中的价值,养成严谨的几何语言表达习惯。
4.发展几何直观、逻辑推理素养,理解存在性与唯一性,区分外接圆相关易混概念。
)
二.重点难点
(
(一)
重点
1.定理:不在同一直线上的三点确定一个圆。
2.三角形外接圆、外心的概念;外心性质:外心到三角形三个顶点距离相等。
3.三类三角形(锐角、直角、钝角)外心的位置特点。
4.尺规作图:作三角形外接圆;残缺圆形实物找圆心的方法。
(二)
难点
1.理解三点共线不能确定圆的逻辑,不能省略
“
不在同一直线上
”
条件。
2.区分外心(三边垂直平分线交点)与内心(角平分线交点)。
3.直角三角形外接圆半径计算,注意分类讨论斜边、直角边。
4.综合题型:结合勾股定理求外接圆半径,坐标背景下找外心坐标。
)三.知识梳理
(一)过已知点作圆的探究
1.经过1个点作圆:
可以作无数个圆。圆心可以是除该点以外平面内任意一点,半径为圆心到该点距离。
【结论】:过一点的圆有无数个,圆心为除该点以外任意一点.半径为圆心到该定点距离。
2.经过2个点作圆:
可作无数个圆,所有圆心都在线段AB的垂直平分线上,半径为圆心到A(或B)的距离。
【原理】:线段垂直平分线上的点,到线段两端点距离相等,满足OA=OB。
【结论】:经过2个点可以作无数个圆。圆心必须在该线段的垂直平分线上;垂直平分线上任意一点都可以作为圆心,圆心到该线段端点的距离为半径。
3.经过三个点作圆
(1)三点共线:无法作出同时经过三点的圆;
经过同一条直线上的三个点不能作圆.原因:两条垂直平分线互相平行,没有交点,找不到圆心,无法画圆。
(2)三点不在同一直线:
【作法】:①连结AB,作线段AB的垂直平分线MN;
②连接AC,作线段AC的垂直平分线EF,交MN于点O;
③以O为圆心,OA为半径作圆.
所以⊙O就是所求作的圆.
通过刚刚的作图过程,∵直线MN和EF只有一个交点O,并且点O到A,B,C三个点的距离相等,∴经过点A,B,C三点可以作一个圆,并且只能作一个圆.
【结论】:不在同一直线三点确定有1个圆(核心定理)。圆心:其中两条线段垂直平分线的交点;半径:交点到任意一个已知点的距离。
【点拨】:命题“三点确定一个圆”是错误,必须带上前提条件“不在同一直线上”。
(二)三角形的外接圆、圆的内接三角形、三角形的外心
1.三角形的外接圆:
用直尺和圆规作一个圆,使它经过 △ABC的三个顶点。
【作法】:
(1)作线段AB的垂直平分线MN;
(2)作线段AC的垂直平分线EF,交MN于点O;(3)连接OB.(4)以O为圆心,OB为半径作圆.
⊙O就是所求作的圆.
【结论】:经过三角形三个顶点的圆叫做三角形的外接圆.任意三角形有且只有1个外接圆;
2. 圆的内接三角形:
(1)定义:如果三角形的三个顶点都在同一个圆上,这个三角形就叫做这个圆的内接三角形。
(2)一个圆,有无数个内接三角形。在圆周上任取3个不同的点,连接都可以得到该圆的内接三角形。
3.外心:
(1)定义:三角形外接圆的圆心叫做三角形的外心。外心是三角形三条边的垂直平分线的交点。
(2)作图:只需作任意两条边的垂直平分线,交点就是外心,第三条垂直平分线一定经过该交点。
(3)性质:外心到三角形三个顶点距离相等,即OA=OB=OC,这三条线段都是外接圆半径R。
(4)不同类型三角形外心的位置
分别画一个锐角三角形、直角三角形和钝角三角形,再画出它们的外接圆,观察并叙述各三角形的外心与这个三角形的位置关系。
①锐角三角形 三角形内部 普通计算,多用垂直平分线、勾股定理求
②直角三角形 斜边中点 ,斜边就是外接圆直径
③钝角三角形 三角形外部 外心在最长边外侧
记忆口诀:锐内、直中、钝外。
(三)实际应用:残破圆形物件找圆心
瓷器碎片、破损圆盘复原整圆:在圆弧上任取三个不在同一直线上的点,连接两点作两条线段的垂直平分线,交点即为圆心,圆心到点距离就是半径,即可补全整圆。
(四)拓展:反证法简单理解
证明“同一直线上三点不能作圆”
已知:点A、B、C在直线l上。
求证:过A、B、C三点不能作圆。
证明:假设过在同一直线上的A、B、C三点可以作一个圆,设这个圆的圆心为O。
因为OA=OB(都是圆的半径),所以点O在线段AB的垂直平分线上;同理,OB=OC,点O在线段BC的垂直平分线上。线段AB、BC都在直线l上,它们的垂直平分线都垂直于直线l。于是,过点O可以作出两条不同的直线同时垂直于直线l。与基本公理,过平面内一点,有且只有一条直线与已知直线垂直互相矛盾。∴假设不成立。故:过同一直线上的三点不能作圆。
【归纳】反证法简单步骤:
①假设:假设要证明的结论反过来是正确的;
②推理,推出和公理、定理矛盾;
③说明假设错误,原命题成立。
A卷·基础过关
(时间:45分钟 满分:120分)
一、选择题(共30分)
1.下列说法正确的是( )
A. 三点确定一个圆 B. 过两点有且只有一个圆
C. 一个三角形有且只有一个外接圆 D. 三角形外心到三边距离相等
2.已知Rt△ABC,∠C=90o,AC=6,BC=8,则该三角形外接圆的半径为( )
A. 5 B.10 C.6 D.8
3.锐角三角形ABC的外心的位置在( )
A.三角形外部 B.三角形内部 C.斜边中点 D.三角形边上
4.已知△ABC的外心为O,OA=4,则OB的长为( )
A.2 B.4 C.8 D.不确定
5.小明不慎把家里的圆形玻璃打碎了,其中四块碎片如图所示.为配到与原来大小一样的圆形玻璃,小明带到商店去的一块玻璃碎片应该是( )
A.第①块 B.第②块 C.第③块 D.第④块
6.下列图形不一定有外接圆的是( )
A.三角形 B.正方形 C.平行四边形 D.矩形
7.如图,点A,B,C在同一条直线上,点D在直线AB外,过这四点中的任意3个点,能画出圆的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
8.如图,△ABC内接于⊙O,射线AO交BC边于点D,AD平分∠BAC,若AD=BC=8,则⊙O的半径长为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
9.如图,⊙O是△ABC的外接圆,∠CAB=30°,∠ACB=105°,CD⊥AB于点D且CD=2,则⊙O的半径为( )
A.2 B.4 C.4 D.4
10.如图,⊙O是Rt△ABC的外接圆,OE⊥AB交⊙O于点E,垂足为点D,AE,CB的延长线交于点F.若OD=3,AB=8,则FC的长是( )
A.10 B.8 C.6 D.4
二.填空题(共30分)
11.过同一直线上三点,能作____个圆。
12.线段AB=8,过A、B两点作圆,圆心轨迹是线段AB的____。
13.不在同一直线上的三点确定____个圆。
14.若△ABC的三边长分别为5、12、13,则其外接圆半径长为 .
15.△ABC的外心是点O,若OC=6,则外接圆的半径等于________。
16.在△ABC中,外心O满足OA=11,则线段OC=________。
17.等边三角形外心在三角形____。
18.要复原破损圆形,碎片必须包含至少____条完整弦。
19.如图方格纸上每个小正方形的边长均为1个单位长度,点O,A,B,C在格点(两条网格线的交点叫格点)上,以点O为原点建立直角坐标系,则过A,B,C三点的圆的圆心坐标为___.
20.如图3-1-18,点A,B,C均在6×6的正方形网格格点上,过A,B,C三点的圆除经过A,B,C三点外还能经过的格点数为________个.
三.解答题(共60分)
21.一个残破的车轮如图所示,测得它所剩圆弧两端点间的距离,弧的中点到弧所对弦的距离,现在需要加工与原来大小相同的车轮.
(1)用尺规确定弧所在圆的圆心O;(不写作图过程,保留作图痕迹)
(2)求车轮的半径是多少?
22.如图小明家的房前有一块矩形的空地,空地上有三棵树A,B,C,小明想建一个圆形花坛,使三棵树都在花坛的边上.
(1)请你帮小明把花坛的位置画出来(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹);
(2)若△ABC中,AB=8 m,AC=6 m,∠BAC=90°,试求小明家圆形花坛的面积.
23.如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(0,7),点B的坐标为(0,3),点C的坐标为(3,0).
(1)若△ABC的外接圆的圆心为M,则圆心M的坐标为_________,⊙M的半径为________;
(2)求△ABC的外接圆与x轴的另一个交点坐标.
25.如图,在正方形网格中,每个小正方形的边长为1,的一条圆弧经过格点,现在以格点为原点、竖直和水平方向为坐标轴建立平面直角坐标系.
(1)圆心的坐标为______;
(2)求的半径;
(3)若点的坐标是,试判断点与的位置关系,并说明理由.
26.锐角△ABC外接圆的圆心为O,线段OA,BC的中点分别为M、N,∠ABC=4∠OMN,∠ACB=6∠OMN.设∠OMN=θ.
(1)请直接用θ表示∠BAC,∠MON;
(2)判断△OMN的形状,并给出证明;
(3)求∠OMN的大小.
B卷·强化提优
(时间:45分钟 满分:120分)
一.选择题(共30分)
1.下列条件不能确定唯一圆的是( )
A. 圆心、半径 B. 不在同一直线三点 C. 一条直径 D. 任意两点
2.△ABC三边垂直平分线交点在三角形外,则△ABC是( )
A. 锐角三角形 B. 直角三角形 C. 钝角三角形 D. 等边三角形
3.过平面内三点画圆,最多可画( )
A. 0个 B. 1个 C. 无数个 D. 3个
4.平面直角坐标系中,A(0,3),B(4,3),C(4,0),则△ABC外接圆的圆心坐标为( )
A.(2,1.5) B.(2,3) C.(4,1.5) D.(0,0)
5.已知△ABC的外心O,OA=5,下列线段长度一定等于5的是( )
A.O到AB距离 B.OB C.AB D.BC
6.如图,0为锐角三角形ABC的外心,四边形OCDE为正方形,其中E点△ABC的外部,则下列叙述正确的是( ).
A. D是△AEB的外心,O是△AED的外心 B.O不是△AEB的外心,O不是△AED的外心
C. D不是△AEB的外心,O是△AED的外心 D.O是△AEB的外心,O不是△AED的外心
7. 如图,点P是等边三角形ABC外接圆⊙O上的点,在以下判断中,不正确的是( )
A. 当弦PB最长时,ΔAPC是等腰三角形 B. 当ΔAPC是等腰三角形时,PO⊥AC
C. 当PO⊥AC时,∠ACP=30° D. 当∠ACP=30°时,ΔPBC是直角三角形
8. 若点O是等腰△ABC的外心,且∠BOC=60°,底边BC=2,则△ABC的面积为( C )
A. 2+ B. C. 2+或2- D. 4+2或2-
9. 如图,Rt△ABC中,AB⊥BC,AB=6,BC=4,P是△ABC内部的一个动点,且满足∠PAB=∠PBC,则线段CP长的最小值为( ).
A.4 B. C. D. 2
10.在平面直角坐标系中,已知点A(0,1),B(0,﹣5),若在x轴正半轴上有一点C,使∠ACB=30°,则点C的横坐标是( )
A.3+4 B.12 C.6+3 D.6
二.填空题(共30分)
11.三点(0,1)、(2,1)、(1,3)____(填能/不能)确定圆。
12.直角三角形两条边长分别为9和12,当12作为斜边时,外接圆半径等于________。
13.平面直角坐标系,已知A(0,0),B(0,6),C(8,0),△ABC外接圆半径为________。
14.等腰△ABC,AB=AC=10,底边BC=12,该三角形外接圆半径为________。
15.△ABC中,∠B=110o,O是它的外心,则OA、OB、OC三者数量关系写OA________OB。(填“=、>、<”)
16.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 .
17.如图,在平面直角坐标系中,点,点,点,则经画图操作可知,△ABC的外心坐标应是 .
18.等边三角形边长6,外接圆外心到顶点距离为____。
19.一个直角三角形的两条边长是方程x2﹣7x+12=0的两个根,则此直角三角形的外接圆的直径为 .
20.在等边△ABC中,D,E分别是AC,BC上的点,AE与BD相交于点P.若△BCD的面积是12,BE=6,∠APB=120°,则△ABP的外接圆的半径长为 .
三.解答题(共60分)
21. 如图,要把残破的轮片复制完整,已知弧上的三点A、B、C.
①用尺规作图法找出所在圆的圆心(保留作图痕迹,不写作法);
②设△ABC是等腰三角形,底边BC=8cm,腰AB=5cm,求圆片的半径R.
22.如图,正方形网格中每个小正方形的边长为1,点A,B,C,D都在小正方形的顶点上.
(1)判断△ABC的形状,并说明理由.
(2)若△ABC的外接圆为⊙O,判断点D与⊙O的位置关系,并说明理由.
23.已知A,B,C三点.根据下列条件,说明A,B,C三点能否确定一个圆.如果能,求出圆的半径;如果不能,请说明理由.
(1)AB=2+1,BC=4,AC=2-1;
(2)AB=AC=10,BC=12.
24.如图,△ABC内接于,.连接并延长,交于点.
(1)求证:垂直平分;
(2)若的半径为5,,求的长.
25.如图,线段,在线段的一个动点,以、为边作等边三角形和等边三角形,外接,
(1)的外接圆的圆心是的________(外心或内心);点的位置是否发生改变________(变或不变).
(2)若,为直角三角形时,求的值.
(3)点在的内部,直接写出的取值范围.
(4)求半径的最小值.
26.如图,⊙O为△ABC的外接圆,AB为⊙O直径,AC=BC,点D在劣弧BC上,CE⊥CD交AD于E,连接BD.
(1)求证:△ACE≌△BCD.
(2)若CD=2,BD=3,求⊙O的半径.
(3)若点F为DE的中点,连接CF,FO,设CD=a,BD=b,求CF+FO.(用含有a,b的代数式表示)
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