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人教版九年级数学上册尖子生同步培优题典专题24.10正多边形与圆特训(原卷版+解析)
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【讲练课堂】2022-2023学年九年级数学上册尖子生同步培优题典【人教版】专题24.10正多边形与圆【名师点睛】正多边形和圆(1)正多边形与圆的关系 把一个圆分成n(n是大于2的自然数)等份,依次连接各分点所得的多边形是这个圆的内接正多边形,这个圆叫做这个正多边形的外接圆.(2)正多边形的有关概念 ①中心:正多边形的外接圆的圆心叫做正多边形的中心. ②正多边形的半径:外接圆的半径叫做正多边形的半径. ③中心角:正多边形每一边所对的圆心角叫做正多边形的中心角. ④边心距:中心到正多边形的一边的距离叫做正多边形的边心距.【典例剖析】【例1】(2020秋•六盘水期末)下列图形的周长均为16.(1)求图②菱形的面积;(结果保留根号)(2)求所有图形中最大的面积与最小的面积之差.(π取3.14,取1.73,结果精确到0.1)【例2】(2021秋•永城市月考)如图,六边形ABCDEF是⊙O的内接正六边形.(1)求证:在六边形ABCDEF中,过顶点A的三条对角线四等分∠BAF.(2)设⊙O的面积为S1,六边形ABCDEF的面积为S2,求的值(结果保留π).【满分训练】一.选择题(共10小题)1.(2022春•新昌县期末)如图,在同一平面内,将边长相等的正六边形、正方形的一边重合,则∠1的度数为( )A.18° B.25° C.30° D.45°2.(2022•雅安)如图,已知⊙O的周长等于6π,则该圆内接正六边形ABCDEF的边心距OG为( )A.3 B. C. D.33.(2022•石家庄三模)如图,边长相等的正八边形和正方形部分重叠摆放在一起,已知正方形面积是2,那么非阴影部分面积是( )A.6 B. C. D.84.(2022•游仙区校级二模)如图,在正六边形ABCDEF中,M,N分别为边CD,BC的中点,AN与BM相交于点P,则∠APM的度数是( )A.110° B.120° C.118° D.122°5.(2022•青县二模)如图,正六边形ABCDEF中,点M,N分别为边BC,EF上的动点,则=( )A.2 B.3 C.4 D.56.(2022•文登区一模)如图,正五边形ABCDE内接于圆,连接AC,BE交于点F,则∠CFE的度数为( )A.108° B.120° C.135° D.144°7.(2022•太原一模)如图,用若干个全等的正五边形排成圆环状,图中所示的是其中3个正五边形的位置.要完成这一圆环排列,共需要正五边形的个数是( )A.7个 B.8个 C.9个 D.10个8.(2022•安国市一模)2019年版一元硬币的直径约为22.25mm,则用它能完全覆盖住的正方形的边长最大不能超过( )A.11.125mm B.22.25mm C.mm D.mm9.(2022•德城区模拟)已知四个正六边形如图摆放在图中,顶点A,B,C,D,E,F在圆上.若两个大正六边形的边长均为4,则小正六边形的边长是( )A. B. C. D.10.(2022•邯郸模拟)如图,在正六边形ABCDEF中,点G是AE的中点,若AB=4,则CG的长为( )A.5 B.6 C.7 D.8二.填空题(共8小题)11.(2022春•二道区期末)如图是一个正多边形的玻璃碎片,这个正多边形的边数为 .12.(2022春•巴中期末)如图,将边长相等的正八边形与正五边形的一边重合,并让正五边形位于正八边形内部,则∠1= .13.(2022•长春)跳棋是一项传统的智力游戏.如图是一副跳棋棋盘的示意图,它可以看作是由全等的等边三角形ABC和等边三角形DEF组合而成,它们重叠部分的图形为正六边形.若AB=27厘米,则这个正六边形的周长为 厘米.14.(2022•营口)如图,在正六边形ABCDEF中,连接AC,CF,则∠ACF= 度.15.(2022•陈仓区二模)如图,以正五边形ABCDE的对角线BE为边,作正方形BEFG,使点A落在正方形BEFG内,则∠ABG的度数为 .16.(2022•贵阳模拟)如图,⊙O与正六边形OABCDE的边OA,OE分别交于点F,G,M是劣弧FG的中点.若FM=2,则⊙O的半径为 .17.(2022•绥化三模)如图,正八边形ABCDEFGH内接于⊙O,P是弧GH上的任意一点,连接CP,PE,则∠CPE的度数为 .18.(2022•金山区二模)如图,如果AB、AC分别是圆O的内接正三角形和内接正方形的一条边,BC一定是圆O的内接正n边形的一条边,那么n= .三.解答题(共6小题)19.(2021秋•日喀则市月考)如图,正方形ABCD是半径为R的⊙O内接四边形,R=6.求正方形ABCD的边长和边心距.20.(2022•安徽二模)如图,正方形ABCD内接于⊙O,E是的中点,连接AE,DE,CE.(1)求证:AE=DE;(2)若CE=1,求四边形AECD的面积.21.(2021秋•昌邑区校级期末)已知,如图,正六边形ABCDEF的边长为6cm,求这个正六边形的外接圆半径R、边心距r6、面积S6.22.(2021秋•黄冈月考)如图,正五边形ABCDE,连接对角线AC,BD,设AC与BD相交于O.(1)求证:AO=CD;(2)判断四边形AODE的形状,并说明理由.【讲练课堂】2022-2023学年九年级数学上册尖子生同步培优题典【人教版】专题24.10正多边形与圆【名师点睛】正多边形和圆(1)正多边形与圆的关系 把一个圆分成n(n是大于2的自然数)等份,依次连接各分点所得的多边形是这个圆的内接正多边形,这个圆叫做这个正多边形的外接圆.(2)正多边形的有关概念 ①中心:正多边形的外接圆的圆心叫做正多边形的中心. ②正多边形的半径:外接圆的半径叫做正多边形的半径. ③中心角:正多边形每一边所对的圆心角叫做正多边形的中心角. ④边心距:中心到正多边形的一边的距离叫做正多边形的边心距.【典例剖析】【例1】.(2020秋•六盘水期末)下列图形的周长均为16.(1)求图②菱形的面积;(结果保留根号)(2)求所有图形中最大的面积与最小的面积之差.(π取3.14,取1.73,结果精确到0.1)【分析】(1)求出菱形的对角线的长,可得结论;(2)分别求出等边三角形,菱形,正方形,正六边形,圆的面积,可得结论.【解答】解:(1)如图,连接AC,BD交于点O.∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,由题意AB=4,OB=OD=2,∴OA=OC===2,∴AC=4,∴S菱形ABCD=•BD•AC=××4=8.(2)等边三角形的面积=×()2≈12.30,菱形的面积=8≈13.84.正方形的面积=16.正六边形的面积=6××()2=18.45.圆的面积=π•()2≈20.38,所有图形中最大的面积与最小的面积之差=20.38﹣12.30≈8.1【例2】(2021秋•永城市月考)如图,六边形ABCDEF是⊙O的内接正六边形.(1)求证:在六边形ABCDEF中,过顶点A的三条对角线四等分∠BAF.(2)设⊙O的面积为S1,六边形ABCDEF的面积为S2,求的值(结果保留π).【分析】(1)如图,连接AE,AD,AC,根据正六边形的性质得到EF=ED=CD=BC,求得===,于是得到∠FAE=∠EAD=∠DAC=∠CAB,即可得到结论;(2)如图,过O作OG⊥DE于G,连接OE,设⊙O的半径为r,推出△ODE是等边三角形,得到DE=OD=r,∠OED=60°,根据勾股定理得到OG==r,根据三角形和圆的面积公式即可得到结论.【解答】(1)证明:如图,连接AE,AD,AC,∵六边形ABCDEF是⊙O的内接正六边形,∴EF=ED=CD=BC,∴===,∴∠FAE=∠EAD=∠DAC=∠CAB,∴过顶点A的三条对角线四等分∠BAF;(2)解:如图,过O作OG⊥DE于G,连接OE,设⊙O的半径为r,∵∠DOE==60°,OD=OE=r,∴△ODE是等边三角形,∴DE=OD=r,∠OED=60°,∴∠EOG=30°,∴EG=r,∴OG==r,∴正六边形ABCDEF的面积=6××r×r=r2,∵⊙O的面积=πr2,∴==.【满分训练】一.选择题(共10小题)1.(2022春•新昌县期末)如图,在同一平面内,将边长相等的正六边形、正方形的一边重合,则∠1的度数为( )A.18° B.25° C.30° D.45°【分析】根据多边形内角和公式求出正三角形、正六边形每个内角的度数,再求出答案即可.【解答】解:∵正方形的每个内角的度数是90°,正六边形的每个内角的度数是=120°,∴∠1=120°﹣90°=30°,故选C.2.(2022•雅安)如图,已知⊙O的周长等于6π,则该圆内接正六边形ABCDEF的边心距OG为( )A.3 B. C. D.3【分析】连接OC,OD,由正六边形ABCDEF可求出∠COD=60°,进而可求出∠COG=30°,根据30°角的锐角三角函数值即可求出边心距OG的长.【解答】解:连接OC,OD,∵正六边形ABCDEF是圆的内接多边形,∴∠COD=60°,∵OC=OD,OG⊥CD,∴∠COG=30°,∵⊙O的周长等于6π,∴OC=3,∴OG=3cos30°=,故选:C.3.(2022•石家庄三模)如图,边长相等的正八边形和正方形部分重叠摆放在一起,已知正方形面积是2,那么非阴影部分面积是( )A.6 B. C. D.8【分析】先将正八边形可以延长每一边构成一个大正方形,然后用大正方形的面积减去四个等腰直角三角形的面积;在用正八边形的面积减去小正方形的面积即可.【解答】解:∵正方形面积是2,∴其边长为:,如图,将正八边形的每一条边延长可得正方形ABCD,∵正八边形的每个内角为180°﹣=135°,∴∠AEF=45°,∴△AEF为等腰直角三角形,在Rt△AEF中,AE=EF•sin45°=×=1,∴AB=+1×2=+2.∴正八边形的面积为:S正方形ABCD﹣4S△AEF==,∴非阴影部分面积是S正八边形﹣S正方形=﹣2=2+.故选:C.4.(2022•游仙区校级二模)如图,在正六边形ABCDEF中,M,N分别为边CD,BC的中点,AN与BM相交于点P,则∠APM的度数是( )A.110° B.120° C.118° D.122°【分析】根据正六边形的性质可得AB=BC=CD,BN=CM,利用全等三角形的判定与性质可得∠BNP=∠CMB,然后利用三角形的内角和定理可得答案.【解答】解:∵六边形ABCDEF是正六边形,∴∠ABC=∠BCD==120°,AB=BC=CD,∵M,N分别为边CD,BC的中点,∴BN=CM,∴△ABN≌△BCM(SAS),∴∠BNP=∠CMB,∵∠CBM=∠PBN,∴∠BPN=∠BCD=120°,∴∠APM=120°,故选:B.5.(2022•青县二模)如图,正六边形ABCDEF中,点M,N分别为边BC,EF上的动点,则=( )A.2 B.3 C.4 D.5【分析】连接AD,作FP⊥AD于点P,EQ⊥AD于点Q,由正六边形的性质可得∠EAP=60°,设各边长为a,则AF=a,然后利用勾股定理及面积公式可得答案.【解答】解:连接AD,作FP⊥AD于点P,EQ⊥AD于点Q,∵正六边形各内角为120°,∴∠EAP=60°, 设各边长为a,则AF=a,∴AP=QD=a,∴AD=2a,FP===a,∴S四边形AMDN=AD•FP=2a×a=a2,S正六边形=a2,∴S阴影=S正六边形﹣S四边形AMDN=a2﹣=a2,∴==2,故选:A.6.(2022•文登区一模)如图,正五边形ABCDE内接于圆,连接AC,BE交于点F,则∠CFE的度数为( )A.108° B.120° C.135° D.144°【分析】根据五边形的内角公式求出∠ABC,再由等腰三角形的性质、三角形的内角和定理可得答案.【解答】解:∵五边形ABCDE是正五边形,∴∠ABC=×(5﹣2)×180°=108°,∵BA=BC,∴∠BAC=∠BCA=36°,同理∠ABF=36°,∴∠CFE=∠AFB=180°﹣∠ABF﹣∠BAF=180°﹣36°﹣36°=108°,故选:A.7.(2022•太原一模)如图,用若干个全等的正五边形排成圆环状,图中所示的是其中3个正五边形的位置.要完成这一圆环排列,共需要正五边形的个数是( )A.7个 B.8个 C.9个 D.10个【分析】先求出多边形的每一个内角为108°,可得到∠O=36°,即可求解.【解答】解:∵多边形是正五边形,∴正五边形的每一个内角为:=108°,∴∠O=180°﹣(180°﹣108°)×2=36°,∴正五边形的个数是360°÷36°=10.故选:D.8.(2022•安国市一模)2019年版一元硬币的直径约为22.25mm,则用它能完全覆盖住的正方形的边长最大不能超过( )A.11.125mm B.22.25mm C.mm D.mm【分析】根据正方形性质得到△AOD为等腰直角三角形,根据正方形和圆的关系得到AC的长度,根据等腰直角三角形的性质求出AD的长度.【解答】解:如图所示,∵AC=BD=22.25mm,∴AO=OD==mm.∵四边形ABCD为正方形,∴AC⊥BD,∴△AOD为等腰直角三角形,∴AD=AO=mm.故选:C.9.(2022•德城区模拟)已知四个正六边形如图摆放在图中,顶点A,B,C,D,E,F在圆上.若两个大正六边形的边长均为4,则小正六边形的边长是( )A. B. C. D.【分析】在边长为4的大正六边形中,根据正六边形和圆的性质可求出ON和半径OD,进而得出小正六边形对应点的距离MF,再根据正六边形的性质求出半径GF,即边长FH即可.【解答】解:连接AD交PM于O,则点O是圆心,过点O作ON⊥DE于N,连接MF,取MF的中点G,连接GH,GQ,由对称性可知,OM=OP=EN=DN=2,由正六边形的性质可得ON=4,∴OD==2=OF,∴MF=2﹣2,由正六边形的性质可知,△GFH、△GHQ、△GQM都是正三角形,∴FH=MF=﹣1,故选:B.10.(2022•邯郸模拟)如图,在正六边形ABCDEF中,点G是AE的中点,若AB=4,则CG的长为( )A.5 B.6 C.7 D.8【分析】如图,连接AC,EC.证明△ABC是等边三角形,利用等边三角形的性质求解.【解答】解:如图,连接AC,EC.∵ABCDEF是正六边形,∴△ACE是等边三角形,∵AB=4,∴AC=CE=AE=4,∵AG=GE=2,∴CG⊥AE,∴CG===6,故选:B.二.填空题(共8小题)11.(2022春•二道区期末)如图是一个正多边形的玻璃碎片,这个正多边形的边数为 5 .【分析】补全面图形,可得结论.【解答】解:如图,这个多边形是正五边形.故答案为:5.12.(2022春•巴中期末)如图,将边长相等的正八边形与正五边形的一边重合,并让正五边形位于正八边形内部,则∠1= 76.5° .【分析】利用正多边形的性质求出∠ABC,∠DBC,再求出∠ABD,可以利用等腰三角形的性质求解.【解答】解:如图,由题意,∠ABC==135°,∠DBC==108°,∴∠ABD=∠ABC﹣∠DBC=27°,∵BA=BD,∴∠1=∠BAD=(180°﹣27°)=76.5°,故答案为:76.5°.13.(2022•长春)跳棋是一项传统的智力游戏.如图是一副跳棋棋盘的示意图,它可以看作是由全等的等边三角形ABC和等边三角形DEF组合而成,它们重叠部分的图形为正六边形.若AB=27厘米,则这个正六边形的周长为 54 厘米.【分析】根据对称性和周长公式进行解答即可.【解答】解:由图象的对称性可得,AM=MN=BN=AB=9(厘米),∴正六边形的周长为9×6=54(厘米),故答案为:54.14.(2022•营口)如图,在正六边形ABCDEF中,连接AC,CF,则∠ACF= 30 度.【分析】设正六边形的边长为1,正六边形的每个内角为120°,在△ABC中,根据等腰三角形两底角相等得到∠BAC=30°,从而∠CAF=∠BAF﹣∠BAC=120°﹣30°=90°,过点B作BM⊥AC于点M,根据含30°的直角三角形的性质求出BM,根据勾股定理求出AM,进而得到AC的长,根据tan∠ACF===即可得出∠ACF=30°.【解答】解:设正六边形的边长为1,正六边形的每个内角=(6﹣2)×180°÷6=120°,∵AB=BC,∠B=120°,∴∠BAC=∠BCA=×(180°﹣120°)=30°,∵∠BAF=120°,∴∠CAF=∠BAF﹣∠BAC=120°﹣30°=90°,如图,过点B作BM⊥AC于点M,则AM=CM(等腰三角形三线合一),∵∠BMA=90°,∠BAM=30°,∴BM=AB=,∴AM===,∴AC=2AM=,∵tan∠ACF===,∴∠ACF=30°,故答案为:30.15.(2022•陈仓区二模)如图,以正五边形ABCDE的对角线BE为边,作正方形BEFG,使点A落在正方形BEFG内,则∠ABG的度数为 54° .【分析】根据正五边形的性质可求出角A的度数,再根据等腰三角形以及三角形的内角和可求出∠ABE,再根据正方形的性质求出∠ABG即可.【解答】解:∵正五边形ABCDE,∴∠BAE==108°,AB=BC=CD=DE=AE,∴∠ABE=∠AEB=36°,又∵四边形BEFG是正方形,∴∠EBG=90°,∴∠ABG=90°﹣36°=54°,故答案为:54°.16.(2022•贵阳模拟)如图,⊙O与正六边形OABCDE的边OA,OE分别交于点F,G,M是劣弧FG的中点.若FM=2,则⊙O的半径为 2 .【分析】根据正六边形的性质以及圆周角定理可得出四边形OFMG是菱形,进而得到半径.【解答】解:如图,连接OM,∵六边形OABCDE是正六边形,∴∠AOE==120°,∵M是劣弧FG的中点.∴∠AOM=∠EOM=∠AOB=60°,又∵OF=OG=OM,∴四边形OEMG是菱形,∴OE=MF=2,即⊙O的半径为2,故答案为:2.17.(2022•绥化三模)如图,正八边形ABCDEFGH内接于⊙O,P是弧GH上的任意一点,连接CP,PE,则∠CPE的度数为 45° .【分析】连接OD、OC、OE,根据正多边形和圆的知识求出正八边形的中心角的度数,根据圆周角定理求出∠CPE的度数.【解答】解:连接OD、OC、OE,如图所示:∵八边形ABCDEFGH是正八边形,∴∠COD=∠DOE==45°,∴∠COE=45°+45°=90°,∴∠CPE=∠COE=45°.故答案为:45°.18.(2022•金山区二模)如图,如果AB、AC分别是圆O的内接正三角形和内接正方形的一条边,BC一定是圆O的内接正n边形的一条边,那么n= 12 .【分析】连接OA、OB、OC,如图,利用正多边形与圆,分别计算⊙O的内接正四边形与内接正三角形的中心角得到∠AOB=90°,∠AOC=120°,则∠BOC=30°,即可得到n的值.【解答】解:连接OA、OB、OC,如图,∵AB,AC分别为⊙O的内接正四边形与内接正三角形的一边,∴∠AOB==90°,∠AOC==120°,∴∠BOC=∠AOC﹣∠AOB=30°,∴n==12,即BC恰好是同圆内接一个正十二边形的一边.故答案为:12.三.解答题(共4小题)19.(2021秋•日喀则市月考)如图,正方形ABCD是半径为R的⊙O内接四边形,R=6.求正方形ABCD的边长和边心距.【分析】过点O作OE⊥BC,垂足为E.解直角三角形求出BC,OE即可.【解答】解:过点O作OE⊥BC,垂足为E.∵四边形ABCD为⊙O的内接正方形,∴∠BOC==90°,∠OBC=45°,OB=6,∴BE=OE.在Rt△OBE中,∠BEO=90°,由勾股定理可得OE=BE=,∴BC=2BE=.即半径为6的圆内接正方形ABCD的边长为,边心距为.20.(2022•安徽二模)如图,正方形ABCD内接于⊙O,E是的中点,连接AE,DE,CE.(1)求证:AE=DE;(2)若CE=1,求四边形AECD的面积.【分析】(1)欲证明AE=DE,只要证明=.(2)连接BD,过点D作DF⊥DE交EC的延长线于F.证明△ADE≌△CDF(AAS),推出AE=CF,推出S△ADE=S△CDF,推出S四边形AECD=S△DEF,再利用等腰三角形的性质构建方程求出DE,即可解决问题.【解答】(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,∴AB=CD,∴=,∵E是的中点,∴=,∴+=+,即=,∴AE=DE.(2)解:连接BD,AO,过点D作DF⊥DE交EC的延长线于F.∵四边形ABCD是正方形,∴∠DBC=∠DEC=45°,DA=DC,∵∠EDF=90°,∴∠F=∠EDF﹣∠DEF=90°﹣45°=45°,∴DE=DF,∵∠AED=∠AOD=45°,∴∠AED=∠F=45°,∵∠ADC=∠EDF=90°,∴∠ADE+∠EDC=∠CDF+∠EDC=90°,∴∠ADE=∠CDF在△ADE和△CDF中,,∴△ADE≌△CDF(AAS),∴AE=CF,∴S△ADE=S△CDF,∴S四边形AECD=S△DEF,∵EF=DE=EC+DE,EC=1,∴1+DE=DE,∴DE=+1,∴S四边形AECD=S△DEF=DE2=+.21.(2021秋•昌邑区校级期末)已知,如图,正六边形ABCDEF的边长为6cm,求这个正六边形的外接圆半径R、边心距r6、面积S6.【分析】连接OA,OB,过点O作OG⊥AB于G,易得△AOB是等边三角形,继而可得正六边形的外接圆半径R,然后由勾股定理求得边心距,又由S正六边形=6S△ABO求得答案.【解答】解:连接OA,OB,过点O作OG⊥AB于G,∵∠AOB=60°,OA=OB,∴△AOB是等边三角形,∴OA=OB=6cm,即R=6cm,∵OA=OB=6,OG⊥AB,∴AG=AB=×6=3cm,∴在Rt△AOG中,r6=OG==3cm,∴S6=×6×6×3=54cm2.22.(2021秋•黄冈月考)如图,正五边形ABCDE,连接对角线AC,BD,设AC与BD相交于O.(1)求证:AO=CD;(2)判断四边形AODE的形状,并说明理由.【分析】(1))根据正五边形的性质可知AB=BC=CD=DE=AE,∠ABC=∠BAE=108°,AE∥BD,所以∠ABO=72°,∠BAO=(180°﹣108°)=36°,因此∠AOB=180°﹣72°﹣36°=72°=∠ABO,推出AB=AO,则CD=AO;(2)根据圆周角定理求出∠BDE、∠E的度数,进而证明DF∥AE;证明AF∥DE,AE=DE,即可解决问题.【解答】解:(1)∵五边形ABCDE是正五边形,∴AB=BC=CD=DE=AE,∠ABC=∠BAE=108°,AE∥BD,∴∠ABO=72°,∠BAO=(180°﹣108°)=36°,∴∠AOB=180°﹣72°﹣36°=72°=∠ABO,∴AB=AO,∴CD=AO;(2)四边形AODE是菱形;理由如下:∵正五边形ABCDE内接于⊙O,∴∠BDE==72°,∠E=×360°=108°,∴∠BDE+∠E=180°,DO∥AE;同理可证:AO∥DE,而AE=DE,∴四边形AODE是菱形.
【讲练课堂】2022-2023学年九年级数学上册尖子生同步培优题典【人教版】专题24.10正多边形与圆【名师点睛】正多边形和圆(1)正多边形与圆的关系 把一个圆分成n(n是大于2的自然数)等份,依次连接各分点所得的多边形是这个圆的内接正多边形,这个圆叫做这个正多边形的外接圆.(2)正多边形的有关概念 ①中心:正多边形的外接圆的圆心叫做正多边形的中心. ②正多边形的半径:外接圆的半径叫做正多边形的半径. ③中心角:正多边形每一边所对的圆心角叫做正多边形的中心角. ④边心距:中心到正多边形的一边的距离叫做正多边形的边心距.【典例剖析】【例1】(2020秋•六盘水期末)下列图形的周长均为16.(1)求图②菱形的面积;(结果保留根号)(2)求所有图形中最大的面积与最小的面积之差.(π取3.14,取1.73,结果精确到0.1)【例2】(2021秋•永城市月考)如图,六边形ABCDEF是⊙O的内接正六边形.(1)求证:在六边形ABCDEF中,过顶点A的三条对角线四等分∠BAF.(2)设⊙O的面积为S1,六边形ABCDEF的面积为S2,求的值(结果保留π).【满分训练】一.选择题(共10小题)1.(2022春•新昌县期末)如图,在同一平面内,将边长相等的正六边形、正方形的一边重合,则∠1的度数为( )A.18° B.25° C.30° D.45°2.(2022•雅安)如图,已知⊙O的周长等于6π,则该圆内接正六边形ABCDEF的边心距OG为( )A.3 B. C. D.33.(2022•石家庄三模)如图,边长相等的正八边形和正方形部分重叠摆放在一起,已知正方形面积是2,那么非阴影部分面积是( )A.6 B. C. D.84.(2022•游仙区校级二模)如图,在正六边形ABCDEF中,M,N分别为边CD,BC的中点,AN与BM相交于点P,则∠APM的度数是( )A.110° B.120° C.118° D.122°5.(2022•青县二模)如图,正六边形ABCDEF中,点M,N分别为边BC,EF上的动点,则=( )A.2 B.3 C.4 D.56.(2022•文登区一模)如图,正五边形ABCDE内接于圆,连接AC,BE交于点F,则∠CFE的度数为( )A.108° B.120° C.135° D.144°7.(2022•太原一模)如图,用若干个全等的正五边形排成圆环状,图中所示的是其中3个正五边形的位置.要完成这一圆环排列,共需要正五边形的个数是( )A.7个 B.8个 C.9个 D.10个8.(2022•安国市一模)2019年版一元硬币的直径约为22.25mm,则用它能完全覆盖住的正方形的边长最大不能超过( )A.11.125mm B.22.25mm C.mm D.mm9.(2022•德城区模拟)已知四个正六边形如图摆放在图中,顶点A,B,C,D,E,F在圆上.若两个大正六边形的边长均为4,则小正六边形的边长是( )A. B. C. D.10.(2022•邯郸模拟)如图,在正六边形ABCDEF中,点G是AE的中点,若AB=4,则CG的长为( )A.5 B.6 C.7 D.8二.填空题(共8小题)11.(2022春•二道区期末)如图是一个正多边形的玻璃碎片,这个正多边形的边数为 .12.(2022春•巴中期末)如图,将边长相等的正八边形与正五边形的一边重合,并让正五边形位于正八边形内部,则∠1= .13.(2022•长春)跳棋是一项传统的智力游戏.如图是一副跳棋棋盘的示意图,它可以看作是由全等的等边三角形ABC和等边三角形DEF组合而成,它们重叠部分的图形为正六边形.若AB=27厘米,则这个正六边形的周长为 厘米.14.(2022•营口)如图,在正六边形ABCDEF中,连接AC,CF,则∠ACF= 度.15.(2022•陈仓区二模)如图,以正五边形ABCDE的对角线BE为边,作正方形BEFG,使点A落在正方形BEFG内,则∠ABG的度数为 .16.(2022•贵阳模拟)如图,⊙O与正六边形OABCDE的边OA,OE分别交于点F,G,M是劣弧FG的中点.若FM=2,则⊙O的半径为 .17.(2022•绥化三模)如图,正八边形ABCDEFGH内接于⊙O,P是弧GH上的任意一点,连接CP,PE,则∠CPE的度数为 .18.(2022•金山区二模)如图,如果AB、AC分别是圆O的内接正三角形和内接正方形的一条边,BC一定是圆O的内接正n边形的一条边,那么n= .三.解答题(共6小题)19.(2021秋•日喀则市月考)如图,正方形ABCD是半径为R的⊙O内接四边形,R=6.求正方形ABCD的边长和边心距.20.(2022•安徽二模)如图,正方形ABCD内接于⊙O,E是的中点,连接AE,DE,CE.(1)求证:AE=DE;(2)若CE=1,求四边形AECD的面积.21.(2021秋•昌邑区校级期末)已知,如图,正六边形ABCDEF的边长为6cm,求这个正六边形的外接圆半径R、边心距r6、面积S6.22.(2021秋•黄冈月考)如图,正五边形ABCDE,连接对角线AC,BD,设AC与BD相交于O.(1)求证:AO=CD;(2)判断四边形AODE的形状,并说明理由.【讲练课堂】2022-2023学年九年级数学上册尖子生同步培优题典【人教版】专题24.10正多边形与圆【名师点睛】正多边形和圆(1)正多边形与圆的关系 把一个圆分成n(n是大于2的自然数)等份,依次连接各分点所得的多边形是这个圆的内接正多边形,这个圆叫做这个正多边形的外接圆.(2)正多边形的有关概念 ①中心:正多边形的外接圆的圆心叫做正多边形的中心. ②正多边形的半径:外接圆的半径叫做正多边形的半径. ③中心角:正多边形每一边所对的圆心角叫做正多边形的中心角. ④边心距:中心到正多边形的一边的距离叫做正多边形的边心距.【典例剖析】【例1】.(2020秋•六盘水期末)下列图形的周长均为16.(1)求图②菱形的面积;(结果保留根号)(2)求所有图形中最大的面积与最小的面积之差.(π取3.14,取1.73,结果精确到0.1)【分析】(1)求出菱形的对角线的长,可得结论;(2)分别求出等边三角形,菱形,正方形,正六边形,圆的面积,可得结论.【解答】解:(1)如图,连接AC,BD交于点O.∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,由题意AB=4,OB=OD=2,∴OA=OC===2,∴AC=4,∴S菱形ABCD=•BD•AC=××4=8.(2)等边三角形的面积=×()2≈12.30,菱形的面积=8≈13.84.正方形的面积=16.正六边形的面积=6××()2=18.45.圆的面积=π•()2≈20.38,所有图形中最大的面积与最小的面积之差=20.38﹣12.30≈8.1【例2】(2021秋•永城市月考)如图,六边形ABCDEF是⊙O的内接正六边形.(1)求证:在六边形ABCDEF中,过顶点A的三条对角线四等分∠BAF.(2)设⊙O的面积为S1,六边形ABCDEF的面积为S2,求的值(结果保留π).【分析】(1)如图,连接AE,AD,AC,根据正六边形的性质得到EF=ED=CD=BC,求得===,于是得到∠FAE=∠EAD=∠DAC=∠CAB,即可得到结论;(2)如图,过O作OG⊥DE于G,连接OE,设⊙O的半径为r,推出△ODE是等边三角形,得到DE=OD=r,∠OED=60°,根据勾股定理得到OG==r,根据三角形和圆的面积公式即可得到结论.【解答】(1)证明:如图,连接AE,AD,AC,∵六边形ABCDEF是⊙O的内接正六边形,∴EF=ED=CD=BC,∴===,∴∠FAE=∠EAD=∠DAC=∠CAB,∴过顶点A的三条对角线四等分∠BAF;(2)解:如图,过O作OG⊥DE于G,连接OE,设⊙O的半径为r,∵∠DOE==60°,OD=OE=r,∴△ODE是等边三角形,∴DE=OD=r,∠OED=60°,∴∠EOG=30°,∴EG=r,∴OG==r,∴正六边形ABCDEF的面积=6××r×r=r2,∵⊙O的面积=πr2,∴==.【满分训练】一.选择题(共10小题)1.(2022春•新昌县期末)如图,在同一平面内,将边长相等的正六边形、正方形的一边重合,则∠1的度数为( )A.18° B.25° C.30° D.45°【分析】根据多边形内角和公式求出正三角形、正六边形每个内角的度数,再求出答案即可.【解答】解:∵正方形的每个内角的度数是90°,正六边形的每个内角的度数是=120°,∴∠1=120°﹣90°=30°,故选C.2.(2022•雅安)如图,已知⊙O的周长等于6π,则该圆内接正六边形ABCDEF的边心距OG为( )A.3 B. C. D.3【分析】连接OC,OD,由正六边形ABCDEF可求出∠COD=60°,进而可求出∠COG=30°,根据30°角的锐角三角函数值即可求出边心距OG的长.【解答】解:连接OC,OD,∵正六边形ABCDEF是圆的内接多边形,∴∠COD=60°,∵OC=OD,OG⊥CD,∴∠COG=30°,∵⊙O的周长等于6π,∴OC=3,∴OG=3cos30°=,故选:C.3.(2022•石家庄三模)如图,边长相等的正八边形和正方形部分重叠摆放在一起,已知正方形面积是2,那么非阴影部分面积是( )A.6 B. C. D.8【分析】先将正八边形可以延长每一边构成一个大正方形,然后用大正方形的面积减去四个等腰直角三角形的面积;在用正八边形的面积减去小正方形的面积即可.【解答】解:∵正方形面积是2,∴其边长为:,如图,将正八边形的每一条边延长可得正方形ABCD,∵正八边形的每个内角为180°﹣=135°,∴∠AEF=45°,∴△AEF为等腰直角三角形,在Rt△AEF中,AE=EF•sin45°=×=1,∴AB=+1×2=+2.∴正八边形的面积为:S正方形ABCD﹣4S△AEF==,∴非阴影部分面积是S正八边形﹣S正方形=﹣2=2+.故选:C.4.(2022•游仙区校级二模)如图,在正六边形ABCDEF中,M,N分别为边CD,BC的中点,AN与BM相交于点P,则∠APM的度数是( )A.110° B.120° C.118° D.122°【分析】根据正六边形的性质可得AB=BC=CD,BN=CM,利用全等三角形的判定与性质可得∠BNP=∠CMB,然后利用三角形的内角和定理可得答案.【解答】解:∵六边形ABCDEF是正六边形,∴∠ABC=∠BCD==120°,AB=BC=CD,∵M,N分别为边CD,BC的中点,∴BN=CM,∴△ABN≌△BCM(SAS),∴∠BNP=∠CMB,∵∠CBM=∠PBN,∴∠BPN=∠BCD=120°,∴∠APM=120°,故选:B.5.(2022•青县二模)如图,正六边形ABCDEF中,点M,N分别为边BC,EF上的动点,则=( )A.2 B.3 C.4 D.5【分析】连接AD,作FP⊥AD于点P,EQ⊥AD于点Q,由正六边形的性质可得∠EAP=60°,设各边长为a,则AF=a,然后利用勾股定理及面积公式可得答案.【解答】解:连接AD,作FP⊥AD于点P,EQ⊥AD于点Q,∵正六边形各内角为120°,∴∠EAP=60°, 设各边长为a,则AF=a,∴AP=QD=a,∴AD=2a,FP===a,∴S四边形AMDN=AD•FP=2a×a=a2,S正六边形=a2,∴S阴影=S正六边形﹣S四边形AMDN=a2﹣=a2,∴==2,故选:A.6.(2022•文登区一模)如图,正五边形ABCDE内接于圆,连接AC,BE交于点F,则∠CFE的度数为( )A.108° B.120° C.135° D.144°【分析】根据五边形的内角公式求出∠ABC,再由等腰三角形的性质、三角形的内角和定理可得答案.【解答】解:∵五边形ABCDE是正五边形,∴∠ABC=×(5﹣2)×180°=108°,∵BA=BC,∴∠BAC=∠BCA=36°,同理∠ABF=36°,∴∠CFE=∠AFB=180°﹣∠ABF﹣∠BAF=180°﹣36°﹣36°=108°,故选:A.7.(2022•太原一模)如图,用若干个全等的正五边形排成圆环状,图中所示的是其中3个正五边形的位置.要完成这一圆环排列,共需要正五边形的个数是( )A.7个 B.8个 C.9个 D.10个【分析】先求出多边形的每一个内角为108°,可得到∠O=36°,即可求解.【解答】解:∵多边形是正五边形,∴正五边形的每一个内角为:=108°,∴∠O=180°﹣(180°﹣108°)×2=36°,∴正五边形的个数是360°÷36°=10.故选:D.8.(2022•安国市一模)2019年版一元硬币的直径约为22.25mm,则用它能完全覆盖住的正方形的边长最大不能超过( )A.11.125mm B.22.25mm C.mm D.mm【分析】根据正方形性质得到△AOD为等腰直角三角形,根据正方形和圆的关系得到AC的长度,根据等腰直角三角形的性质求出AD的长度.【解答】解:如图所示,∵AC=BD=22.25mm,∴AO=OD==mm.∵四边形ABCD为正方形,∴AC⊥BD,∴△AOD为等腰直角三角形,∴AD=AO=mm.故选:C.9.(2022•德城区模拟)已知四个正六边形如图摆放在图中,顶点A,B,C,D,E,F在圆上.若两个大正六边形的边长均为4,则小正六边形的边长是( )A. B. C. D.【分析】在边长为4的大正六边形中,根据正六边形和圆的性质可求出ON和半径OD,进而得出小正六边形对应点的距离MF,再根据正六边形的性质求出半径GF,即边长FH即可.【解答】解:连接AD交PM于O,则点O是圆心,过点O作ON⊥DE于N,连接MF,取MF的中点G,连接GH,GQ,由对称性可知,OM=OP=EN=DN=2,由正六边形的性质可得ON=4,∴OD==2=OF,∴MF=2﹣2,由正六边形的性质可知,△GFH、△GHQ、△GQM都是正三角形,∴FH=MF=﹣1,故选:B.10.(2022•邯郸模拟)如图,在正六边形ABCDEF中,点G是AE的中点,若AB=4,则CG的长为( )A.5 B.6 C.7 D.8【分析】如图,连接AC,EC.证明△ABC是等边三角形,利用等边三角形的性质求解.【解答】解:如图,连接AC,EC.∵ABCDEF是正六边形,∴△ACE是等边三角形,∵AB=4,∴AC=CE=AE=4,∵AG=GE=2,∴CG⊥AE,∴CG===6,故选:B.二.填空题(共8小题)11.(2022春•二道区期末)如图是一个正多边形的玻璃碎片,这个正多边形的边数为 5 .【分析】补全面图形,可得结论.【解答】解:如图,这个多边形是正五边形.故答案为:5.12.(2022春•巴中期末)如图,将边长相等的正八边形与正五边形的一边重合,并让正五边形位于正八边形内部,则∠1= 76.5° .【分析】利用正多边形的性质求出∠ABC,∠DBC,再求出∠ABD,可以利用等腰三角形的性质求解.【解答】解:如图,由题意,∠ABC==135°,∠DBC==108°,∴∠ABD=∠ABC﹣∠DBC=27°,∵BA=BD,∴∠1=∠BAD=(180°﹣27°)=76.5°,故答案为:76.5°.13.(2022•长春)跳棋是一项传统的智力游戏.如图是一副跳棋棋盘的示意图,它可以看作是由全等的等边三角形ABC和等边三角形DEF组合而成,它们重叠部分的图形为正六边形.若AB=27厘米,则这个正六边形的周长为 54 厘米.【分析】根据对称性和周长公式进行解答即可.【解答】解:由图象的对称性可得,AM=MN=BN=AB=9(厘米),∴正六边形的周长为9×6=54(厘米),故答案为:54.14.(2022•营口)如图,在正六边形ABCDEF中,连接AC,CF,则∠ACF= 30 度.【分析】设正六边形的边长为1,正六边形的每个内角为120°,在△ABC中,根据等腰三角形两底角相等得到∠BAC=30°,从而∠CAF=∠BAF﹣∠BAC=120°﹣30°=90°,过点B作BM⊥AC于点M,根据含30°的直角三角形的性质求出BM,根据勾股定理求出AM,进而得到AC的长,根据tan∠ACF===即可得出∠ACF=30°.【解答】解:设正六边形的边长为1,正六边形的每个内角=(6﹣2)×180°÷6=120°,∵AB=BC,∠B=120°,∴∠BAC=∠BCA=×(180°﹣120°)=30°,∵∠BAF=120°,∴∠CAF=∠BAF﹣∠BAC=120°﹣30°=90°,如图,过点B作BM⊥AC于点M,则AM=CM(等腰三角形三线合一),∵∠BMA=90°,∠BAM=30°,∴BM=AB=,∴AM===,∴AC=2AM=,∵tan∠ACF===,∴∠ACF=30°,故答案为:30.15.(2022•陈仓区二模)如图,以正五边形ABCDE的对角线BE为边,作正方形BEFG,使点A落在正方形BEFG内,则∠ABG的度数为 54° .【分析】根据正五边形的性质可求出角A的度数,再根据等腰三角形以及三角形的内角和可求出∠ABE,再根据正方形的性质求出∠ABG即可.【解答】解:∵正五边形ABCDE,∴∠BAE==108°,AB=BC=CD=DE=AE,∴∠ABE=∠AEB=36°,又∵四边形BEFG是正方形,∴∠EBG=90°,∴∠ABG=90°﹣36°=54°,故答案为:54°.16.(2022•贵阳模拟)如图,⊙O与正六边形OABCDE的边OA,OE分别交于点F,G,M是劣弧FG的中点.若FM=2,则⊙O的半径为 2 .【分析】根据正六边形的性质以及圆周角定理可得出四边形OFMG是菱形,进而得到半径.【解答】解:如图,连接OM,∵六边形OABCDE是正六边形,∴∠AOE==120°,∵M是劣弧FG的中点.∴∠AOM=∠EOM=∠AOB=60°,又∵OF=OG=OM,∴四边形OEMG是菱形,∴OE=MF=2,即⊙O的半径为2,故答案为:2.17.(2022•绥化三模)如图,正八边形ABCDEFGH内接于⊙O,P是弧GH上的任意一点,连接CP,PE,则∠CPE的度数为 45° .【分析】连接OD、OC、OE,根据正多边形和圆的知识求出正八边形的中心角的度数,根据圆周角定理求出∠CPE的度数.【解答】解:连接OD、OC、OE,如图所示:∵八边形ABCDEFGH是正八边形,∴∠COD=∠DOE==45°,∴∠COE=45°+45°=90°,∴∠CPE=∠COE=45°.故答案为:45°.18.(2022•金山区二模)如图,如果AB、AC分别是圆O的内接正三角形和内接正方形的一条边,BC一定是圆O的内接正n边形的一条边,那么n= 12 .【分析】连接OA、OB、OC,如图,利用正多边形与圆,分别计算⊙O的内接正四边形与内接正三角形的中心角得到∠AOB=90°,∠AOC=120°,则∠BOC=30°,即可得到n的值.【解答】解:连接OA、OB、OC,如图,∵AB,AC分别为⊙O的内接正四边形与内接正三角形的一边,∴∠AOB==90°,∠AOC==120°,∴∠BOC=∠AOC﹣∠AOB=30°,∴n==12,即BC恰好是同圆内接一个正十二边形的一边.故答案为:12.三.解答题(共4小题)19.(2021秋•日喀则市月考)如图,正方形ABCD是半径为R的⊙O内接四边形,R=6.求正方形ABCD的边长和边心距.【分析】过点O作OE⊥BC,垂足为E.解直角三角形求出BC,OE即可.【解答】解:过点O作OE⊥BC,垂足为E.∵四边形ABCD为⊙O的内接正方形,∴∠BOC==90°,∠OBC=45°,OB=6,∴BE=OE.在Rt△OBE中,∠BEO=90°,由勾股定理可得OE=BE=,∴BC=2BE=.即半径为6的圆内接正方形ABCD的边长为,边心距为.20.(2022•安徽二模)如图,正方形ABCD内接于⊙O,E是的中点,连接AE,DE,CE.(1)求证:AE=DE;(2)若CE=1,求四边形AECD的面积.【分析】(1)欲证明AE=DE,只要证明=.(2)连接BD,过点D作DF⊥DE交EC的延长线于F.证明△ADE≌△CDF(AAS),推出AE=CF,推出S△ADE=S△CDF,推出S四边形AECD=S△DEF,再利用等腰三角形的性质构建方程求出DE,即可解决问题.【解答】(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,∴AB=CD,∴=,∵E是的中点,∴=,∴+=+,即=,∴AE=DE.(2)解:连接BD,AO,过点D作DF⊥DE交EC的延长线于F.∵四边形ABCD是正方形,∴∠DBC=∠DEC=45°,DA=DC,∵∠EDF=90°,∴∠F=∠EDF﹣∠DEF=90°﹣45°=45°,∴DE=DF,∵∠AED=∠AOD=45°,∴∠AED=∠F=45°,∵∠ADC=∠EDF=90°,∴∠ADE+∠EDC=∠CDF+∠EDC=90°,∴∠ADE=∠CDF在△ADE和△CDF中,,∴△ADE≌△CDF(AAS),∴AE=CF,∴S△ADE=S△CDF,∴S四边形AECD=S△DEF,∵EF=DE=EC+DE,EC=1,∴1+DE=DE,∴DE=+1,∴S四边形AECD=S△DEF=DE2=+.21.(2021秋•昌邑区校级期末)已知,如图,正六边形ABCDEF的边长为6cm,求这个正六边形的外接圆半径R、边心距r6、面积S6.【分析】连接OA,OB,过点O作OG⊥AB于G,易得△AOB是等边三角形,继而可得正六边形的外接圆半径R,然后由勾股定理求得边心距,又由S正六边形=6S△ABO求得答案.【解答】解:连接OA,OB,过点O作OG⊥AB于G,∵∠AOB=60°,OA=OB,∴△AOB是等边三角形,∴OA=OB=6cm,即R=6cm,∵OA=OB=6,OG⊥AB,∴AG=AB=×6=3cm,∴在Rt△AOG中,r6=OG==3cm,∴S6=×6×6×3=54cm2.22.(2021秋•黄冈月考)如图,正五边形ABCDE,连接对角线AC,BD,设AC与BD相交于O.(1)求证:AO=CD;(2)判断四边形AODE的形状,并说明理由.【分析】(1))根据正五边形的性质可知AB=BC=CD=DE=AE,∠ABC=∠BAE=108°,AE∥BD,所以∠ABO=72°,∠BAO=(180°﹣108°)=36°,因此∠AOB=180°﹣72°﹣36°=72°=∠ABO,推出AB=AO,则CD=AO;(2)根据圆周角定理求出∠BDE、∠E的度数,进而证明DF∥AE;证明AF∥DE,AE=DE,即可解决问题.【解答】解:(1)∵五边形ABCDE是正五边形,∴AB=BC=CD=DE=AE,∠ABC=∠BAE=108°,AE∥BD,∴∠ABO=72°,∠BAO=(180°﹣108°)=36°,∴∠AOB=180°﹣72°﹣36°=72°=∠ABO,∴AB=AO,∴CD=AO;(2)四边形AODE是菱形;理由如下:∵正五边形ABCDE内接于⊙O,∴∠BDE==72°,∠E=×360°=108°,∴∠BDE+∠E=180°,DO∥AE;同理可证:AO∥DE,而AE=DE,∴四边形AODE是菱形.
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