数学九年级上册第3章 圆的基本性质综合与测试同步练习题
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这是一份数学九年级上册第3章 圆的基本性质综合与测试同步练习题,共30页。
第八讲 圆的有关角度
考点1:相关概念题
分析:熟悉知一推三、等弧等概念,主要几个易搞错的概念是:三点(不在同一直线上)确定一个圆,垂径定理上有十个概念.我们找出条件中的两个量,特别注意平分弦为已知条件一定强调(不是直径),等弧所对的圆周角相等.相等的弦所对的圆周角不相等,圆的对称轴是直径(所在的直线).(同圆弧等圆中)相等的圆心角所对的弦相等.知一推三一定要强调在同圆或等圆中.
例题1:下列命题正确的有( )
(1)相等的圆心角所对的弧相等;
(2)平分弦的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧;
(3)直径所对的圆周角是直角;
(4)圆是轴对称图形,任何一条直径都是它的对称轴.
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
答案:D.
解析:(1)缺少在同圆或等圆中;(2)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的弧;(3)正确;(4)圆的对称轴为直径所在的直线;故本题选D.
例题2:下列命题中:①平分弦的直径垂直于弦,并且平分弦所对的弧; ②三角形的外心到这个三角形三条边距离相等;③一条弧所对的圆心角是这条弧所对的圆周角的两倍;④圆是轴对称图形,直径是它的对称轴;⑤相等的圆心角所对的弧相等.其中错误的有( )个.
A.1 B.2 C.3 D.4
答案:D.
解析:①平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的弧,故错误;
②三角形的外心到三角形三个顶点的距离相等,故错误;③正确;④圆的对称轴为直径所在的直线,故错误;⑤缺少在同圆或等圆中,故错误;
故错误的有①②④⑤,选D.
例题4:下列命题中,真命题是( )
A.相等的圆心角所对的弧相等
B.相等的弦所对的弧相等
C.度数相等的弧是等弧
D.在同心圆中,同一圆心角所对的两条弧的度数相等
答案:D
解析:A,B,C均缺少在同圆或等圆中;故选D.
例题5:在同圆中,若AB=2CD,则与的大小关系是( )
A.弧AB>2弧CD B.弧AB<2弧CD
C.弧AB=2弧CD D.不能确定
答案:A
考点2:知弦相等推三
分析:已知弦相等,然后转化到弧相等,通过弧的加减,然后得出弦相等或弦心距相等等问题.
例题1:如图,AB, CD是⊙O的两条弦,且AB=CD , 点M是的中点,求证:MB=MD.
证明:在圆O中,∵M是弧AC的中点,∴弧AM=弧CM,
∵AB=CD,∴弧AB=弧CD,
∴弧AB+弧AM=弧CD+弧MC,即弧BM=弧DM,∴BM=DM.
例题2:如图所示,在△ABC中,∠A=70°,⊙O截△ABC的三边所得的弦长相等,则∠BOC= _________.
答案:125°.
解析:由题意可知DE=FG=HP,过点O作OM⊥PH,ON⊥BC,OQ⊥QC,则OM=ON=OQ,∴BO,CO分别平分∠ABC,∠ACB.∵∠A=70°,∴∠ABC+∠ACB=110°,∴∠OBC+∠OCB=55°,∴∠BOC=180°-55°=125°.
考点3:知弧或圆心角推三
分析:我们要知道在同圆或等圆中,弧是可以加减得出相等的,要通过弧的加减,然后得出弦相等或弦心距相等.这类题型比较多.
例题1:如图,在⊙O中,∠AOB =∠COD.求证:, AC=BD.
证明:在圆O中,∵∠AOB=∠COD,∴弧AB=弧CD,
∴弧AB-弧BC=弧CD-弧CB,∴弧AC=弧BD,∴AC=BD.
例题3:如图,AB, CD是⊙O的两条直径,过点A作AE//CD交⊙O于点E,连接BD , DE.求证:BD=DE.
证明:连接OE,∵OE=OA,∴∠A=∠OEA,∵AE∥CD,∴∠A=∠AOC,∠OEA=∠DOE,∴∠AOC=∠DOE,
∵∠AOC=∠BOD,∴∠DOB=∠DOE,∴BD=DE.
例题4:如图,⊙O上有A,B,C,D四点,且满足弧AB=弧BC=弧CD,连接OB交AC于点M,连接OC交BD于点N,求证:△OMN是等腰三角形.
证明:∵弧AB=弧BC=弧CD,∴OB⊥AC,OC⊥BD,
∵弧AB+弧BC=弧CD+弧BC,∴弧AC=弧BD,∴AC=BD,
∴OM=ON,∴△OMN为等腰三角形.
例题6:如图,AB,CD是⊙O的两条弦,M,N分别为AB,CD的中点,且∠AMN=∠CNM,若AB=6,则CD=_______.
答案:6.
解析:连接OM,ON;在圆O中,∵M,N分别为AB,CD的中点,∴OM⊥AB,ON⊥CD,∴∠OMA=90°=∠ONC.
∵∠AMN=∠CNM,∴∠OMA-∠AMN=∠ONC-∠CNM,即∠OMN=∠ONM,∴OM=ON,∴AB=CD=6.
考点4:已知弦心距推三
分析:弦心距相等一般都会被隐藏在角平分线上,因为角平分线上的点到角两边的距离相等,也就是说我们要通过圆心对角的两边做垂线,然后通过弦心距相等推导出其他三项成立.
例题1:如图,P为⊙O的直径EF延长线上一点,PA交⊙O于点B, A,PC交⊙O于点D, C两点,∠1=∠2,求证: PB=PD.
证明:过点O作OM⊥AB,ON⊥CD.
∵∠1=∠2,∴PO平分∠APC,
∵OM⊥AB,ON⊥CD,∴OM=ON,
∴AB=CD,∴AM=CN.
在Rt△POM与Rt△PON中,∵,∴Rt△POM≌Rt△PON(HL),∴PM=PN,
∴PM+AM=PN+CN,即PB=PD.
例题4:如图,在⊙O中,弦AB,CD相交于点P,若AB=CD,OP平分∠APD,求证AC=BD.
证明:在圆O中,∵AB=CD,∴弧AB=弧CD,∴弧AB-弧BC=弧CD-弧CB,即弧AC=弧BD,∴AC=BD.
考点5:综合
例题1:如图,AB是⊙O的直径,C是的中点,CE⊥AB于E,BD交CE于F.
(1)求证:CF=BF;
(2)若CD=6,AC=8,求BE,CF的长.
解:(1)证明:∵CE⊥AB,∴∠CBE+∠BCE=90°,
∵AB为直径,∴∠ACB=90°,∴∠A+∠ABC=90°,
∴∠A=∠BCE,
∵∠A,∠D同对弧BC,∴∠A=∠D,∴∠BCE=∠D.
∵C是弧BD的中点,∴弧CD=弧BC,
∴CD=CB,∴∠D=∠CBD,∴∠CBD=∠BCE,∴CF=BF.
(2)∵AB为直径,∴∠ACB=90°,
∵AC=8,BC=CD=6,∴AB=10,∵S=,
∴CE=,
设CF=BF=x,则EF=-x,
在Rt△BCE中,∵CE=,BC=6,∴BE==.
在Rt△BEF中,∵BF²=BE²+EF²,∴x²=()²+(-x)²,解得x=,∴CF=.
综上所述,BE=,CF=.
例题4:如图,点A,B,C是⊙O上的三点,AB∥OC.
(1)求证:AC平分∠OAB.
(2)过点O作OE⊥AB于点E,交AC于点P.若AB=2,∠AOE=30°,求OE的长.
解:(1)证明:∵OA=OC,∴∠C=∠OAC,
∵AB∥OC,∴∠C=∠BAC,∴∠BAC=∠OAC,∴AC平分∠OAB.
(2)解:在圆O中,∵OE⊥AB,且AB=2,∴AE=AB=1,
∵∠AOE=30°,∴OA=2AE=2,
∴OE=.
例题7:△ABC内接于⊙O,AD平分∠BAC交⊙O于点D,DE∥AB交⊙O于E,交AC于P.求证:AC=DE,PO平分∠APD.
证明:①∵AD平分∠BAC,∴∠1=∠2,
∵DE∥BC,∴∠1=∠D,∴∠2=∠D,
∴弧CD=弧AE,∴弧AE+弧CE=弧CD+弧CE,即弧AC=弧DE,∴AC=DE.
②在圆O中,过点O作OM⊥AC,ON⊥DE,
∵AC=DE,且OM⊥AC,ON⊥DE,∴OM=ON,∴PO平分∠APD.
例题8:已知:如图,⊙O的两条半径OA⊥OB,C,D是的三等分点,OC,OD分别与AB相交于点E,F.求证:CD=AE=BF.
证明:连接AC,BD,∵OA⊥OB,且OA=OB,∴∠AOB=90°,∠OAB=∠OBA=45°.
∵C,D是弧AB的三等分点,∴AC=CD=BD,
∵∠AOC=∠COD=30°,OA=OC=OD,∴△ACO≌△DCO,
∴∠ACO=∠OCD.
∵∠OEF=∠OAE+∠AOE=45°+30°=75°,∠OCD=(180°-30°)÷2=75°,
∴∠OEF=∠OCD,∴CD∥AB,∴∠AEC=∠OCD,∴∠ACO=∠AEC,
故AC=AE,同理,BF=BD.
又∵AC=CD=BD,∴CD=AE=BF.
例题2:如图,在圆O中,弦AB⊥CD于E,弦AG⊥BC于F,CD与AG相交于点M.
(1)求证:=;
(2)如果AB=12,CM=4,求圆O的半径.
解:(1)证明:∵AB⊥CD,AG⊥BC,∴∠AEM=∠CFM=90°,
∵∠AME=∠CMF,∴∠MAE=∠MCF,
即∠BAG=∠BCD,∴弧BD=弧BG.
(2)解:连接OA,OB,OC,OG,CG,作OH⊥CG于H,OK⊥AB于K,如图2所示.
则CH=GH=CG,AK=BK=AB=6,
∵∠DCB=∠BAG,∠DCB+∠CMF=90°,∠BAG+∠ABF=90°,
∴∠CMF=∠ABF,
∵∠ABF=∠AGC,∴∠CMF=∠AGC,∴CG=CM=4,∴GH=2,
∵AG⊥BC,∴∠AFB=90°,
∴∠FAB+∠FBA=90°,
∴弧BG的度数+弧AC的度数=180°,
∴∠COG+∠AOB=180°,∴∠HOG+∠BOK=90°,
∵∠HGO+∠HOG=90°,
∴∠HGO=∠BOK,
在△HOG和△KBO中,∵,∴△HOG≌△KBO(AAS),
∴OK=HG=2,∴OB=,即⊙O的半径为2.
考点6:利用轴对称求线段之和最小值
分析:这类题型见怪不怪了,只不过现在要利用圆的轴对称性来解决问题,还是我们前面归纳过的几种题型之一.
例题1:如图所示,点A是半圆上一个三等分点,点B是的中点,点P是直径 MN上一动点,若⊙O的直径为2,则AP+BP的最小值是 .
答案:.
解析:作点B关于MN的对称点B′,连接AB′交MN于点P,连接BP,此时AP+BP=AB′最小,连接OB′,
如图所示.∵点B和点B′关于MN对称,∴PB=PB′.
∵点A是半圆上一个三等分点,点B是弧AN的中点,
∴∠AON=180°÷3=60°,∠B′ON=∠AON÷2=30°,∴∠AOB′=∠AON+∠B′ON=90°.
∵OA=OB′=1,∴AB′=.
故答案为.
例题3:如图,MN是⊙O的直径,MN=8,∠AMN=20°,点B为弧的中点,点P是直径MN上的一个动点,则PA+PB的最小值为 .
解:过A作关于直线MN的对称点A′,连接A′B,由轴对称的性质可知A′B即为PA+PB的最小值,
连接OB,OA′,AA′,∵AA′关于直线MN对称,∴弧AN=弧A’N,
∵∠AMN=20°,∴∠A′ON=40°,∠BON=20°,
∴∠A′OB=60°,∴△A′OB是等边三角形,∴A′B=MN=4,即PA+PB的最小值4.故答案为4.
考点7:圆心角和圆周角的关系
分析:在同圆或等圆中,圆周角等于它所对的弧所对的圆心角的一半.
例题1:如图,四边形ABCD内接于⊙O,∠BOD=1600, 则∠BAD的度数是 ,∠BCD的度数是 .
答案:80°,100°.
解析:由同弧或等弧所对的圆周角等于圆心角的一般可知:∠BAD=∠BOD=80°.
∵弧BAD+弧BD=360°,且弧BD=160°,∴弧BAD=200°,∴∠BCD=100°.
例题2:如图,正方形ABCD内接于⊙O,点P在弧AB上,则∠DPC = .
答案:45°.
解析:连接OD,OC.∵四边形ABCD为正方形,∴∠COD=90°,∵∠DPC所对弧CD,∴∠CPD=45°.
考点8:相等的弧所对的圆周角相等性质
分析:在同圆或等圆中,相等的弧所对的圆周角相等,经常会出现找出相等的角度,或通过找出相等的圆周角来解决问题.我们要找出相等的弧,然后通过相等的弧反射出相等的圆周角.
例题1:如图,AC是⊙O的直径,点B, D在⊙O上,那么图中等于∠BOC的角有( )
A. 1个 B. 2 个 C.3 个 D. 4 个
答案:C
解析:∵弧BC所对圆心角为∠BOC,圆周角为∠A,∠D.∵OA=OB,∴∠A=∠OBA,故等于∠BOC的角有∠A,∠OBA,∠D,共3个.故选C.
例题2:如图所示,AB是⊙O的直径,AD=DE,AE与BD交于点C,则图中与∠BCE相等的角有( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
答案:D
解析:∵在△ADO和△DOE中,∴△OAD≌△OED(SSS),
∴∠DAB=∠EDO,∠ADO=∠DEO,
∵AO=DO,∴∠DAB=∠ADO,∴∠DAB=∠ADO=∠ODE=∠DEO.
∵AB是⊙O的直径,∴∠ADB=90°,∠AEB=90°.
∵AD=DE,∴∠ABD=∠DBE,∴∠DAB=90°-∠ABD,∠BCE=90°-∠DBE,∴∠DAB=∠BCE,
∴∠DCA=∠DAB=∠ADO=∠ODE=∠DEO,则与∠ECB相等的角有5个.故答案为D.
例题3:如图,四边形ABCD内接于⊙O,它的对角线把四个内角分成八个角,其中相等的角有( )
A.2对 B.4对 C.6对 D.8对
答案:C
解:由圆周角定理知:∠ADB=∠ACB,∠CBD=∠CAD,∠BDC=∠BAC,∠ABD=∠ACD.
由对顶角相等知:∠1=∠3,∠2=∠4.共有6对相等的角.故选C.
考点9:结合外角性质解决角度问题
分析:我们首先要看已知的或要求的角度是否是圆周角或圆心角,若不是它就和弧一点关系都没有了,那么我们要利用外角的性质来转化成圆周角的性质来解决问题.
例题1:如图,弦AB, CD相交于点E , =600, =400,则∠AED= .
答案:50°.
解析:连接BD,∵弧AD=60°,弧BC=40°,∴∠B=30°,∠D=20°,∴∠AED=∠B+∠D=50°.
例题3:如图,PB交⊙O于点A , B,PD交⊙O于点C , D,已知=420 , =380,则∠P+∠Q的度数为 .
答案:40°.
解析:∵弧DQ=42°,弧BQ=38°,∴∠BAQ=19°,∠DCQ=21°.∵∠BAQ+∠PAQ=180°,
∠DCQ+∠PCQ=180°,∴∠BAQ+∠PAQ+∠PCQ+∠DCQ=360°,∵∠PAQ+∠PCQ+∠P+∠Q=360°,
∴∠P+∠Q=∠BAQ+∠DCQ=19°+21°=40°.
例题4:如图,∠A的两边交⊙O于点B ,C , E , D,若,则∠A的度数为 .
答案:45°.
解析:∵弧BD:弧BC:弧CE:弧DE=1:3:4:4,∴弧BD=360°×=30°,弧CE=360°×=120°,
∴∠C=×30°=15°,∠CDE=×120°=60°,∵∠CDE=∠C+∠A,∴∠A=60°-15°=45°.
例题5:如图,MN是半圆O的直径,K是MN延长线上一点,直线KP交半圆于点Q,P.若∠K=20°,∠PMQ =40°,则∠MQP= .
答案:35°.
解析:连接OP,OQ,∵∠PMQ=40°,∴∠POQ=2∠PMQ=80°,∵OP=OQ,∴∠OPQ=∠OQP=50°,
∵∠POM=∠OPK+∠K,且∠K=20°,∴∠POM=70°,∴∠PMQ=∠POM=35°.
考点10:直径所对的圆周角
分析:当我们看到直径时,那么一定要条件反射出直径所对的圆周角是90°.
例题1:如图,已知AB是⊙O的直径,点C为的一个三等分点,则BC : AC : AB= .
答案::1 : 2.
解析:设AC=k,∵AB为直径,∴∠C=90°,∵点C为弧AB的一个三等分点,∴弧AC=60°,∴∠B=×60°=30°,∴AB=2AC=2k,∴BC=k,∴BC:AC:AB=:1 : 2.
例题3:如图,点A,B在⊙O上,点O是⊙O的圆心,请你只用无刻度的直尺,分别画出图①和图②中∠A的余角.
(1)图①中,点C在⊙O上;
(2)图②中,点C在⊙O内.
解:①如图①,∠DBC就是所求的角;
②如图②,∠FBE就是所求的角.
例题4:如图,AB是半⊙O的直径,点C是半⊙O上的一点,且AC=4 cm,BC=3 cm.点P是AB上的动点,过点P分别作PD⊥AC,PE⊥BC,垂足分别为点D,E,连接DE,则在点P移动过程中,DE的最小值为 .
答案:.
解析:连接CP,∵AB为直径,∴∠C=90°,
∵PD⊥AC,PE⊥BC,∴四边形PDCE为矩形,∴CP=DE,
故当CP⊥AB时,CP最小,即DE最小.
如图所示,即DE=CP’时最小.
∵∠C=90°,AC=4,BC=3,∴AB=5,
∵S=,∴CP’=,即DE最小值为.
例题5:如图所示,AB=AC,AB为⊙O的直径,AC,BC分别交⊙O于E,D,连接ED,BE.
(1)试判断DE与BD是否相等,并说明理由;
(2)如果BC=6,AB=5,求BE的长.
解答:(1)相等:证明:连接AD,∵AB为直径,∴∠ADB=90°,
∵AB=AC,∴BD=CD,AD平分∠BAC,
∴∠BAD=∠CAD,∴弧DE=弧BD,∴∠DEB=∠DBE,∴BD=DE.
(2)∵BC=6,∴BD=BC=3,∵AB=5,∠ADB=90°,∴AD==4,
∵AB为直径,∴∠BEA=90°,即BE⊥AC,∴S=,
∵AC=AB=5,∴BE==.
考点11:已知弦长求角度问题
分析:这类题型要分类讨论,特别注意弦所对的圆周角有两个,他们互为补角的关系.
例题1:如图,在半径为2 cm 的⊙O中有长为2cm的弦AB,则弦AB所对的圆心角的度数为 ( )
A. 600 B. 900 C. 1200 D. 1500
答案:C
例题2:已知AB是⊙O的直径,AC, AD是弦,且AB=2, AC=,AD=1,则圆周角∠CAD的度数是 ( )
A. 45°或60° B. 60° C . 105° D. 15°或105°
答案:D.
例题3:已知3 cm长的一条弦所对的圆周角是135° ,那么圆的直径是 .
答案:3.
解析:如图所示,已知在圆O中,弦AB=3 cm,圆周角∠ACB=135°,
∵∠ACB=135°,∴弧ADB的度数为270°,
∴弧AB的度数为360°-270°=90°,∴∠AOB=90°,∴OA²+OB²=AB²,
∵OA=OB,∴2OA²=3²,解得OA=,故圆的直径为3.
例题4:如图,A, B, C为⊙O上三点,∠BAC=120°,∠ABC=45° , M, N 分别为BC,AC的中点,则OM:ON的值为
答案:1:.
解析:连接OA,OB,OC,∵∠BAC=120°,∴弧BPC的度数为240°,∴弧BC的度数为120°,即∠BOC=120°,∵OB=OC=r,∴∠OBC=∠OCB=30°,∵M为BC的中点,∴OM⊥BC,∴OM=OB=r.同理:ON=r,∴OM:ON=1:.
考点12:圆中折叠
分析:圆中的折叠,如图,折叠后图形没过圆心,那么我们一般都会利用线段AC=CD来解决问题,
若折叠后过圆心,那么被折叠的弧为120°,解决问题会更简单.
例题2:在⊙O中,AB为直径,点C为圆上一点,将劣弧沿弦AC翻折交AB于点D,连接CD.
(1)如图1,若点D与圆心O重合,AC=2,求⊙O的半径r;
(2)如图2,若点D与圆心O不重合,∠BAC=25°,请直接写出∠DCA的度数.
解:(1)如图1,过点O作OE⊥AC于E,则AE=AC=×2=1,
∵翻折后点D与圆心O重合,∴OE=r.
在Rt△AOE中,AO2=AE2+OE2,即r2=12+(r)2,解得r=.
(2)连接BC,∵AB是直径,∴∠ACB=90°,∵∠BAC=25°,∴∠B=90°-∠BAC=90°-25°=65°,
根据翻折的性质,弧AC所对的圆周角为∠B,弧ABC所对的圆周角为∠ADC,∴∠ADC+∠B=180°,
∴∠B=∠CDB=65°,∴∠DCA=∠CDB-∠A=65°-25°=40°.
例题3:如图,将半径为2的圆形纸片折叠后,圆弧恰好经过圆心O,则折痕AB的长为 .
答案:2
解析:作OD⊥AB于点D,连接OA.∵折叠,且OD⊥AB,AB=2,∴OD=OA=1,AD=AB.
在Rt△OAD中,∵AD==,∴AB=2.
例题4:把一张圆形纸片按如图所示方式折叠两次后展开,图中的虚线表示折痕,则的度数是( )
A.120° B.135° C.150° D.165°
答案:C.
考点13:圆与坐标
分析:在坐标系中,那无非就是通过求出线段长度,然后计算出坐标,或通过坐标然后来得出线段长度,求出提高所要求的结论.
例题1:如图,已知A,B两点的坐标分别为,(0,2),P是△AOB外接圆上的一点,且∠AOP=45°,则点P的坐标为 .
答案:(1+,1+)、(-1,1-)
解析:∵OB=2,OA=2,且∠AOB=90°,∴直径AB=4,
∵∠AOP=45°,∴P点横纵坐标相等.设P(a,a),
取BC中点C,即圆心C(,1),连接CP=2,过点P作PE⊥OA,过点C作CF∥OA交PE于点F,则∠CFP=90°,
∴PF=a-1,CF=a-,在Rt△PCF中,∵PC²=CF²+PF²,∴2²=(a-1)²+(a-)²,
∵a>0,∴a=,
∴P(1+,1+).
设点P’,P关于圆心C(,1)对称,∴P’(-1,1-),
故符合条件的点P的坐标为(1+,1+),(-1,1-).
例题6:在平面直角坐标系中,以原点O为圆心的圆过点A(0,3),直线y=kx﹣3k+4(k≠0)与⊙O交于B,C两点,则弦BC的长的最小值为 .
答案:4.
例题3:如图,平面直角坐标系中,正△OAB的顶点A的坐标为(2,0),点B落在第一象限内,其外接⊙M与y轴交于点C,点P为弧CAO上一动点.
(1)求点C的坐标和圆M的直径;
(2)连接AP,CP,求四边形OAPC的最大面积;
(3)连接OP,若△COP为等腰三角形,求点P坐标.
解答:(1)解:如图1,连接AC.∵正△OAB,∴∠B=60°,∵∠B,∠ACB同对弧OA,∴∠ACB=60°,∵∠AOC=90°,∴AC为直径,∠OAC=30°,∵点A(2,0),∴OA=2,∴OC=2,AC=4,∴点C(0,2),圆M的直径AC=4.
(2)解:如图2,连接AC,PM.当PM⊥AC时,△PAC面积最大,
即四边形OAPC的面积最大,
∴四边形OAPC的最大面积为S=.
(3)①当CO=CP时,如图3①所示,过点M作MH⊥OC,∵OC=2,∴OH=CH=OC=1,∵MO=2,
∴MH==,∴M(,1),
∵CO=CP=2=MO=MP,∴四边形OMPC为菱形,∴MP∥OC,
∴P(,3);
②当OP=OC时,如图3②所示,同理①:P(,-1);
③当PO=PC时,如图3③所示,过点P作PH⊥OC,连接OM,∵PO=PC,∴PH垂直平分OC,∵点M在OC垂直平分线上,∴点P,M,H三点共线,∵M(,1),MP=OM=2,∴P(2+,1).
综上所述:符合条件的点P的坐标为(,3),(,-1),(2+,1).
考点14:圆与函数
分析:同学们永远要记住,函数在几何应用中,只是用来求点坐标的,所以我们利用函数求出点坐标,然后再利用圆的性质进行解题.
例题1:二次函数y=ax2+bx+c(a>0)的顶点为P,其图象与x轴有两个交点A(﹣m,0),B(1,0),交y轴于点C(0,﹣3am+6a),以下说法:
①m=3;
②当∠APB=120°时,a=;
③当∠APB=120°时,抛物线上存在点M(M与P不重合),使得△ABM是顶角为120°的等腰三角形;
④抛物线上存在点N,当△ABN为直角三角形时,有a≥.
正确的是( )
A.①② B.③④ C.①②③ D.①②③④
答案:D.
解析:①∵点A(-m,0),B(1,0)在抛物线y=ax²+bx+c上,∴,由①-②,得am²-bm-a-b=0,即(m+1)(am-a-b)=0,
∵A,B不重合,∴m≠-1,即m+1≠0,∴m=.
∵点C(0,-3am+6a)在抛物线上,∴c=-3am+6a=-3a·+6a=3a-3b,代入②,得a+b+3a-3b=0,即b=2a,∴m=,故①正确;
②如图1,∵m=3,∴A(-3,0),∵B(1,0),∴AB=4,∴抛物线解析式可设为y=a(x+3)(x-1)=a(x+1)²-4a,∴P(-1,-4a),由二次函数对称性可知PA=PB,∵∠APB=120°,∴∠PAB=∠PBA=30°,设抛物线对称轴与x轴交于点G,则PG⊥AB,∴AG=BG=2,∵AP=2PG,且AP²=PG²+AG²,∴PG=,∵a>0,∴4a=,解得a=,故②正确;
③如图1所示,在第一象限内作∠MBA=120°,且满足BM=BA,过点M作MH⊥x轴于点H ,∵∠ABM=120°,∴∠MBH=60°,∵MH⊥x轴,∴∠BHM=90°,∴∠BMH=30°,∴BH=BM,∵BM=BA=4,∴BH=2,∴MH==,∴点M(3,),令x=3,则y=(3+3)(3-1)=,
∴点M在抛物线上,故③正确;
④如图2所示,∵点N在抛物线上,∴∠ABN≠90°,∠BAN≠90°,∴当△ABN为直角三角形时,∠ANB=90°,此时点N在以AB为直径的圆G上,要使点N存在,点P必须在圆上或圆外,∴PG≥2,即4a≥2,∴a≥,故④正确,故选D.
例题2:如图,以O为圆心,半径为2的圆与反比例函数y= (x>0)的图象交于A,B两点,则弧AB的长度为 .
答案:.
解析:作AC⊥x轴,连接OA,设点A(a,b)(a>0,b>0),∵点A在反比例函数y=上,∴ab=.∵OA=2,∴a²+b²=4,解得a=1,b=,∴OA=2AC,∴∠AOC=30°,同理,B(1,),∠BOD=30°,
∴∠AOB=30°,∴弧AB的长度为.
例题3:如图,在平面直角坐标系中,O为坐标原点,P是反比例函数y=(x>0)图象上的任意一点,以P为圆心,PO为半径的圆与x,y轴分别交于点A,B.
(1)判断P是否在线段AB上,并说明理由;
(2)求△AOB的面积.
解答:(1)点P在线段AB上.理由如下:在圆P中,∵PO为半径,∴点P在圆P上,∵∠AOB=90°,∴AB为直径,∴点P在线段AB上.
(2)过点P作PP⊥x轴,PP⊥y轴,则PPOB,PPOA.设点P(a,b)(a>0,b>0),则PP=b,PP=a,S=OA×OB=×2a×2b=2ab,
∵点P在反比例函数y=上,∴ab=6,
∴S=2×6=12.
例题5:如图所示,在平面直角坐标系中,过坐标原点O的圆M分别交x轴、y轴于点A(6,0),B(0,-8).
(1)求直线AB的解析式;
(2)若有一条抛物线的对称轴平行于y轴且经过M点,顶点C在圆M上,开口向下,且经过点B,求此抛物线的解析式;
(3)设(2)中的抛物线与x轴交于D(x1,y1),E(x2,y2)两点,且x1<x2,在抛物线上是否存在点P,使△PDE的面积是△ABC面积的?若存在,求出P点的坐标;若不存在,请说明理由.
解答:(1)设直线AB:y=kx+b.
∵A(6,0),B(0,-8),∴,解得k=,b=-8,
∴直线AB:y=x-8.
(2)∵点O在圆M上,且∠AOB=90°,∴AB为直径,∴M为AB的中点,
∵A(6,0),B(0.-8),∴M(3,-4),AB=10,∴抛物线对称轴为直线x=3,作对称轴交x轴于点F,交圆M于点C,∴MF=4,OF=3,
∵MC=AB=5,∴CF=MC-MF=1,∴点C(3,1),∴设抛物线解析式为y=a(x-3)²+1.
∵抛物线过点B(0,-8),
∴-8=a(0-3)²+1,解得a=-1,∴抛物线解析式为y=-(x-3)²+1=-x²+6x-8.
(3)存在.令-x²+6x-8=0,解得x=2,x=4,∴D(2,0),E(4,0).
∵点P在抛物线上,∴设点P(x,-x²+6x-8),∴S=·DE·=×2×=.
∵S=S+S=×CM×(3+3)=×5×6=15,且S=S,∴=3.
①- x²+6x-8=3,整理,得x²-6x+11=0,∵△=(-6)²-4×1×11=-8<0,∴无解;
②- x²+6x-8=-3,整理,得x²-6x+5=0,解得x=1,x=5,∴点P(1,-3)或(5,-3).
考点15:圆周角与其他
分析:我们可以把以前我们学过的很多几何题都可以改成圆的题目,条件会少很多,所以要熟悉我们所学过的几何性质.逻辑推理要强.
例题1:如图,AB为半圆的直径,C,D分别为半圆和BC弧的中点,AD,BC相交于点E,求证:AE=2BD.
证明:延长AC,BD交于点F,∵C为半圆的中点,∴弧AC=弧BC,∴AC=BC,
∵AB为直径,∴∠ACB=90°,∠ADB=90°,
∵∠CAE,∠CBF同对弧CD,∴∠CAE=∠CBF,∴△ACE≌△CBF(ASA),∴AE=BF.
∵D为弧BC的中点,∴弧CD=弧BD,∴∠BAD=∠FAD,
∵∠ADB=90°=∠ADF,且AD为公共边,∴△ADB≌△ADF(ASA),
∴BD=DE=BF,∴AE=2BD.
例题2:已知:如图,在△ABC中,BC=AC=6,以BC为直径的⊙O与边AB相交于点D,DE⊥AC,垂足为点E.
(1)求证:点D是AB的中点;
(2)求点O到直线DE的距离.
解答:(1)证明:连接CD,∵BC为直径,∴∠BDC=90°,∴CD⊥AB,
∵AC=BC,∴AD=BD,即D为AB中点.
(2)连接OD,∵AD=BD,BO=CO,∴OD为△ABC的中位线,
∵AC=6,∴OD∥AC,OD=AC=3,
∵DE⊥AC,∴OD⊥AB,∴点O到DE的距离为OD=3.
例题3:如图,BC是⊙O的直径,A是⊙O上一点,AD⊥BC,垂足为D,=,BE交AD于点F.
(1)∠ACB与∠BAD相等吗?为什么?
(2)判断△FAB的形状,并说明理由.
解答:(1)相等.理由如下:∵AB为直径,∴∠BAC=90°,∴∠C+∠ABC=90°,
∵AD⊥BC,∴∠ADB=90°,∴∠ABD+∠BAD=90°,∴∠ACB=∠BAD.
(2)△FAB为等腰三角形,∵弧AE=弧AB,∴∠ABE=∠ACB,∵∠ACB=∠BAD,∴∠ABE=∠BAD,即∠BAF=∠ABF,∴FA=FB,∴△ABF为等腰三角形.
例题5:已知△ABC,以AB为直径的⊙O分别交AC于D,BC于E,连接ED,若ED=EC.
(1)求证:AB=AC;
(2)若AB=4,BC=2,求CD的长.
解答:(1)证明:连接AE,∵AB为直径,∴∠AEB=90°=∠AEC,
∵ED=EC,∴弧BE=弧DE,∴∠BAE=∠DAE,即∠BAE=∠CAE.
∵AE为公共边,∴△ABE≌△ACE(ASA),∴AB=AC.
(2)连接BD,∵AB为直径,∴∠ADB=90°=∠BDC,设CD=x,∵AB=AC=4,∴AD=4-x,∵AB²-AD²=BD²=BC²-CD²,∴4²-(4-x)²=(2)²-x²,解得x=,∴CD=.
例题6:已知AB是半径为1的圆O直径,C是圆上一点,D是BC延长线上一点,过点D的直线交AC于E点,且△AEF为等边三角形
(1)求证:△DFB是等腰三角形;
(2)若DA=AF,求证:CF⊥AB.
解答:(1)证明:△AEF为等边三角形,∴∠CAB=∠EFA=60°,∵AB为直径,∴∠ACB=90°,∴∠B+∠CAB=90°,∴∠B=30°,∵∠EFA=∠B+∠BDF=60°,∴∠B=∠BDF=30°,∴FD=DB,即△DBF为等腰三角形.
(2) 过点A作AM⊥DF于点M.设AF=2a,∵△AEF为等边三角形,∴AF=EF=AE=2a,∵AM⊥EF,∴EM=FM=a,∴AM=a,∵AD=AF,∴AD=2a,∴DM==5a,∴DF=6a=BF,∴AB=8a.∵∠B=30°,∴AC=AB=4a,∴CE=AC-AE=2a=EF,∴∠ECF=∠EFC,∵∠AEF=60°=∠ECF+∠EFC,∴∠ECF=30°,∵∠ECF+∠CAF+∠AFC=180°,∴∠AFC=90°,∴CF⊥AB.
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