初中数学北师大版九年级下册1 圆同步测试题
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这是一份初中数学北师大版九年级下册1 圆同步测试题,共25页。
专题3.4 圆周角定理-重难点题型
【北师大版】
【知识点1 圆周角定理及其推论】
圆周角定理
定理:圆周角的度数等于它所对的弧的圆心角度数的一半
是所对的圆心角,
是所对的圆周角,
推论1:同弧或等弧所对的圆周角相等
和都是所对的圆周角
推论2:直径所对的圆周角是直角,的圆周角所对的弦是直径
是的直径
是所对的圆周角
是所对的圆周角
是的直径
【题型1 圆周角定理】
【例1】(2021•碑林区校级模拟)如图,AB是⊙O的直径,点C、D是⊙O上的点,OD⊥AC,连接DC,若∠COB=20°,则∠ACD的度数为( )
A.10° B.30° C.40° D.45°
【分析】先利用邻补角的定义计算出∠AOC=160°,再根据垂径定理得到AD=CD,所以∠AOD=∠COD=80°,然后根据圆周角定理得到∠ACD的度数.
【解答】解:∵∠COB=20°,
∴∠AOC=160°,
∵OD⊥AC,
∴AD=CD,
∴∠AOD=∠COD=12∠AOC=12×160°=80°,
∴∠ACD=12∠AOD=40°.
故选:C.
【变式1-1】(2021•朝阳区一模)如图,AB是⊙O的直径,点C、D在⊙O上,且在AB异侧,连接OC、CD、DA.若∠BOC=130°,则∠D的大小是( )
A.15° B.25° C.35° D.50°
【分析】利用平角的定义先求∠AOC,再根据圆周角定理求出∠D.
【解答】解:∵∠BOC+∠AOC=180°,
∴∠AOC=180°﹣∠BOC=50°.
∴∠D=12∠AOC=25°.
故选:B.
【变式1-2】(2021•泰兴市二模)如图,A、B、C为⊙O上三点(O在∠ABC内部),延长AO交BC于D,OD=BD,∠BAO=x,∠AOC=y.则y关于x的函数关系式为 y=6x .
【分析】连接OB,根据圆周角定理、邻补角的定义、角的和差等量代换求解即可.
【解答】解:连接OB,
∵∠ABC=12∠AOC,∠AOC=y,
∴∠ABC=12y,
∵OB=OC,OA=OB,
∴∠C=∠OBC=∠ABD﹣∠ABO=12y﹣x,
∵∠DOC=180°﹣∠AOC,
∴∠DOC=180°﹣y,
∵∠BOC=180°﹣∠OBC﹣∠C,∠BOC=∠DOC+∠BOD,
∵OD=BD,
∴∠BOD=∠OBD,
∴180°﹣(12y﹣x)﹣(12y﹣x)=180°﹣y+(12y﹣x),
∴y=6x,
故答案为:y=6x.
【变式1-3】(2021•和平区一模)已知AB是⊙O的直径,CD是⊙O的弦,连接BD.
(Ⅰ)如图①,连接OC,AD.若∠ADC=56°,求∠CDB及∠COB的大小;
(Ⅱ)如图②,过点C作DB的垂线,交DB的延长线于点E,连接OD.若∠ABD=2∠CDB,∠ODC=20°,求∠DCE的大小.
【分析】(1)由直径所对的圆周角是直角可得∠CDB的度数,再利用圆周角与圆心角的关系可得答案;
(2)由半径的关系可得∠ODB=∠OBD,再利用∠ABD=2∠CDB,∠ODC=20°可得∠CDB=20°,最后根据直角三角形锐角互余可得答案.
【解答】解:(Ⅰ)∵AB是⊙O的直径,
∴∠ADB=90°,
∵∠ADC=56°,
∴∠CDB=90°﹣∠ADC=90°﹣56°=34°,
在⊙O中,∠COB=2∠CDB=2×34°=68°.
(II )∵OD=OB,
∴∠ODB=∠OBD,
即∠ODC+∠CDB=∠OBD,
∵∠ABD=2∠CDB,∠ODC=20°,
∴20°+∠CDB=2∠CDB,
∴∠CDB=20°,
∵CE⊥DE,
∴∠CED=90°,
在Rt△CDE中,∠DCE=90°﹣∠CDE=90°﹣20°=70°.
【题型2 同弧或等弧所对的圆周角相等】
【例2】(2021•泗水县一模)如图,AB为⊙O的直径,点C、点D是⊙O上的两点,连接CA,CD,AD.若∠CAB=35°,则∠ADC的度数是( )
A.40° B.45° C.55° D.100°
【分析】连接CB,根据圆周角定理求出∠ACB=90°,根据圆周角定理求出∠ADC=∠B即可.
【解答】解:连接CB,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
∵∠CAB=35°,
∴∠B=90°﹣∠CAB=55°,
∴∠ADC=∠B=55°,
故选:C.
【变式2-1】(2021•碑林区校级模拟)如图,AB是⊙O的直径,点C、D是⊙O上的点,OD⊥AC,连接DC,若∠COB=20°,则∠ACD的度数为( )
A.10° B.30° C.40° D.45°
【分析】先利用邻补角的定义计算出∠AOC=160°,再根据垂径定理得到AD=CD,所以∠AOD=∠COD=80°,然后根据圆周角定理得到∠ACD的度数.
【解答】解:∵∠COB=20°,
∴∠AOC=160°,
∵OD⊥AC,
∴AD=CD,
∴∠AOD=∠COD=12∠AOC=12×160°=80°,
∴∠ACD=12∠AOD=40°.
故选:C.
【变式2-2】(2021•宿迁)如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,∠A=32°,点B、C在⊙O上,边AB、AC分别交⊙O于D、E两点,点B是CD的中点,则∠ABE= 13° .
【分析】由∠ABC=90°,可得CD是⊙O的直径,由点B是CD的中点以及三角形的内角和,可得∠BDC=∠BCD=45°,利用三角形的内角和求出∠ACB,再根据角的和差关系求出∠DCE,由圆周角定理可得∠ABE=∠DCE得出答案.
【解答】解:如图,连接DC,
∵∠DBC=90°,
∴DC是⊙O的直径,
∵点B是CD的中点,
∴∠BCD=∠BDC=45°,
在Rt△ABC中,∠ABC=90°,∠A=32°,
∴∠ACB=90°﹣32°=58°,
∴∠ACD=∠ACB﹣∠BCD=58°﹣45°=13°=∠ABE,
故答案为:13°.
【变式2-3】(2021•临沂)如图,已知在⊙O中,AB=BC=CD,OC与AD相交于点E.
求证:(1)AD∥BC;
(2)四边形BCDE为菱形.
【分析】(1)连接BD,根据圆周角定理可得∠ADB=∠CBD,根据平行线的判定可得结论;
(2)证明△DEF≌△BCF,得到DE=BC,证明四边形BCDE为平行四边形,再根据BC=CD得到BC=CD,从而证明菱形.
【解答】证明:(1)连接BD,
∵AB=CD,
∴∠ADB=∠CBD,
∴AD∥BC;
(2)连接CD,BD,设OC与BD相交于点F,
∵AD∥BC,
∴∠EDF=∠CBF,
∵BC=CD,
∴BC=CD,BF=DF,
又∠DFE=∠BFC,
∴△DEF≌△BCF(ASA),
∴DE=BC,
∴四边形BCDE是平行四边形,又BC=CD,
∴四边形BCDE是菱形.
【题型3 直径所对的圆周角是90°】
【例3】(2021•庆阳二模)如图,AB为⊙O的直径,点C、D在⊙O上,且AC=BC=2,∠BCD=30°,则BD的长为( )
A.22 B.32 C.2 D.3
【分析】连接AD,根据题意得出∠ACB=∠ADB=90°,根据勾股定理求出AB=22,再根据30°的角的直角三角形的性质即可得解.
【解答】解:如图,连接AD,
∵AB为⊙O的直径,
∴∠ACB=∠ADB=90°,
在Rt△ABC中,AC=BC=2,
∴AB=AC2+BC2=22+22=22,
∵∠BCD=30°,
∴∠BAD=∠BCD=30°,
在Rt△ABD中,AB=22,
∴BD=12AB=2.
故选:C.
【变式3-1】(2021•安徽模拟)如图,AB是⊙O的直径,CD是弦,且D为AB中点,若∠D=30°,BC=2,则BD的值为( )
A.22 B.23 C.6 D.3
【分析】如图,连接AD,OC.证明△OBC是等边三角形,求出OB=2,推出AB=4,再证明△ADB是等腰直角三角形,可得结论.
【解答】解:如图,连接AD,OC.
∵∠BOC=2∠BDC,∠BDC=30°,
∴∠BOC=60°,
∵OC=OB,
∴△BOC是等边三角形,
∴OB=BC=2,
∴AB=2OB=4,
∵D是AB的中点,
∴AD=DB,
∴AD=DB,
∵AB是直径,
∴∠ADB=90°,
∴BD=22AB=22,
故选:A
【变式3-2】(2021•下城区校级二模)如图,AB是⊙O的一条直径,点C是⊙O上的一点(不与点A,点B重合),分别连接AC,BC,半径OE⊥AC于点D,若BC=DE=2,则AC= 42 .
【分析】根据垂径定理得到AD=CD,再利用圆周角定理得到∠ACB=90°,则可判断OD为△ABC的中位线,所以OD=12BC=1,从而得到直径为6,然后利用勾股定理计算AD的长.
【解答】解:∵OE⊥AC,
∴AD=CD,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
∴OD∥BC,
∴OD为△ABC的中位线,
∴OD=12BC=1,
∵DE=2,
∴OE=3,
∴AB=6,
在Rt△ABC中,AC=AB2-BC2=62-22=42.
故答案为42.
【变式3-3】(2021春•亭湖区校级期末)如图,在△ABC中,AB=AC,以AB为直径的半圆O分别交AC、BC于点D、E.
(1)求证:点E是BC的中点.
(2)若∠BOD=75°,求∠CED的度数.
【分析】(1)连接AE,根据直径所对的圆周角为直角得到∠AEB=90°,再根据等腰三角形的性质即可得到结论;
(2)根据圆周角定理得到∠DAB=12∠BOD=37.5°,再根据圆的内接四边形的对角互补得到∠DAB+∠DEB=180°,而CBED+∠DEB=180°,则∠CED=∠DAB.
【解答】(1)证明:连接AE,
∵AB为⊙O的直径,
∴∠AEB=90°,即AE⊥BC,
∵AB=AC,
∴BE=CE,
即点E为BC的中点;
(2)解:∵∠BOD=75°,
∴∠DAB=12∠BOD=37.5°,
∵∠DAB+∠DEB=180°,∠CED+∠DEB=180°,
∴∠CED=∠DAB=37.5°.
【题型4 圆周角定理(多结论问题)】
【例4】(2021•海淀区校级开学)如图,AB是⊙O的直径,点P是⊙O上一个动点(点P不与点A,B重合),在点P运动的过程中,有如下四个结论:
①至少存在一点P,使得PA>AB;
②若PB=2PA,则PB=2PA;
③∠PAB不是直角;
④∠POB=2∠OPA.
上述结论中,所有正确结论的序号是 ③④ .
【分析】根据圆周角定理,圆心角,弧,弦之间的关系解决问题即可.
【解答】解:①∵PA是圆中的弦,AB时直径,所以,至少存在一点P,使得PA>AB,结论错误.不存在.
②取PB的中点C,连接PC,BC,PB,则PC=BC,
∴则PA=PC=BC,
∴PA=PC=BC,
∵PC+BC>PB,
∴原结论错误,应该是PB<2PA.
③连接BP,AP,
∵AB时直径,
∴∠APB=90°°
∴∠PAB不是直角,结论正确.
④∵OP=OA,
∴∠APO=∠PAO,
∵∠POB=∠PAO+∠APO=2∠OPA.结论正确.
故答案是:③④.
【变式4-1】(2020•平江县模拟)如图所示,MN是⊙O的直径,作AB⊥MN,垂足为点D,连接AM,AN,点C为AN上一点,且AC=AM,连接CM,交AB于点E,交AN于点F,现给出以下结论:①∠MAN=90°;②AM=BM;③∠ACM+∠ANM=∠MOB;④AE=12MF,其中正确结论的序号是 ①②③④ .
【分析】根据AB⊥MN,垂径定理得出①③正确,利用MN是直径得出②正确,AC=AM=BM,得出④正确,结合②④得出⑤正确即可.
【解答】解:∵MN是⊙O的直径,AB⊥MN,
∴AD=BD,AM=BM,∠MAN=90°,故①②正确,
∵AC=AM,
∴AC=AM=BM,
∴∠ACM+∠ANM=∠MOB,故③正确,
∵∠MAE=∠AME,
∴AE=ME,
∵∠EAF+∠MAE=∠AME+∠AFM=∠MAN,
∠EAF=∠AFM,
∴AE=EF,
∴AE=12MF,故④正确.
故答案为:①②③④.
【变式4-2】(2020秋•淮南期末)如图,AB是⊙O的直径,AB=AC,BC交⊙O于点E,∠BAC=45°,给出下列四个结论:①∠EBC=22.5°②BD=DC③AE=DC④AE=2DE,其中正确结论有 ①②④ (只填序号)
【分析】先利用等腰三角形的性质求出∠ABE、∠ABC的度数,即可求∠EBC的度数,再运用弧、弦、圆心角的关系即可求出②④.
【解答】解:连接AD,AB是⊙O的直径,则∠AEB=∠ADB=90°,
∵AB=AC,∠BAC=45°,
∴∠ABE=45°,∠C=∠ABC=180°-45°2=67.5°,AD平分∠BAC,
∴AE=BE,∠EBC=90°﹣67.5°=22.5°,DB=CD,故①②正确,
∵AE=BE,
∴AE=BE,
又AD平分∠BAC,所以,AE=2DE,④正确.
∵∠C=67.5°,BE⊥CE,
∴BE>12BC,
∴AE>DC,故③错误.
故答案为:①②④.
【变式4-3】(2020•惠安县模拟)如图,OA、OB、OC都是⊙O的半径,若∠BOC是锐角,且∠AOB=2∠BOC,则下列结论正确的是 ②③④ .(填序号即可)
①AB=2BC
②AB=2BC
③∠ACB=2∠CAB
④∠ACB=∠BOC
【分析】首先取AB的中点D,连接AD,BD,由∠AOB=2∠BOC,易得AD=BD=BC,继而证得AB<2BC,又由圆周角定理,可得∠AOB=4∠CAB,∠ACB=∠BOC=2∠CAB.
【解答】解:取AB的中点D,连接AD,BD,
∵∠AOB=2∠BOC,
∴AB=2BC,故②正确,
∴AD=BD=BC,
∴AD=BD=BC,
∵AB<AD+BD,
∴AB<2BC.故①错误,
∵∠AOB=2∠BOC,∠BOC=2∠CAB,
∴∠AOB=4∠CAB,
∵∠AOB=2∠ACB,
∴∠ACB=∠BOC=2∠CAB,故③④正确.
故答案为:②③④
【题型5 圆周角定理(最值问题)】
【例5】(2021•广饶县二模)如图,AB是半圆O的直径,AC=AD,OC=2,∠CAB=30°,E为线段CD上一个动点,连接OE,则OE的最小值为 2 .
【分析】过O点作OF⊥CD于F,如图,利用等腰三角形的性质和三角形内角和计算出∠ACD=∠ADC=75°,再利用圆周角定理得到∠BOC=2∠A=60°,则∠OCD=45°,利用等腰直角三角形的性质得到OF=2,然后根据垂线段最短求解.
【解答】解:过O点作OF⊥CD于F,如图,
∵AC=AD,
∴∠ACD=∠ADC=12(180°﹣∠CAB)=12(180°﹣30°)=75°,
∵∠BOC=2∠A=60°,
∴∠OCD=180°﹣∠DOC﹣∠ODC=180°﹣60°﹣75°=45°,
∴△COF为等腰直角三角形,
∴OF=22OC=22×2=2,
∴OE的最小值为2.
故答案为2.
【变式5-1】(2021•东莞市校级一模)如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(4,0),点B是第一象限内的一个动点并且使∠OBA=90°,点C(0,3),则BC的最小值为 13-2 .
【分析】以OA为直径作⊙D,连接CD,交⊙D于B,此时BC长最小,根据勾股定理求出CD,再求出答案即可.
【解答】解:如图,以OA为直径作⊙D,连接CD,交⊙D于B,此时BC长最小,
∵A(4,0),C(0,3),
∴OC=3,OA=4,
∴OD=DB=2,
∴CD=OC2+OD2=32+22=13,
∴BC=CD﹣BD=13-2,
故答案为:13-2.
【变式5-2】(2021•建湖县一模)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知点A(1,0),B(3,0),C为平面内的动点,且满足∠ACB=90°,D为直线y=x上的动点,则线段CD长的最小值为 2-1 .
【分析】取AB的中点E,过点E作直线y=x的垂线,垂足为D,求出DE长即可求出答案.
【解答】解:取AB的中点E,过点E作直线y=x的垂线,垂足为D,
∵点A(1,0),B (3,0),
∴OA=1,OB=3,
∴OE=2,
∴ED=2×22=2,
∵∠ACB=90°,
∴点C在以AB为直径的圆上,
∴线段CD长的最小值为2-1.
故答案为:2-1.
【变式5-3】(2020秋•金牛区校级月考)如图,△ABC中,∠BAC=60°,∠ABC=45°,D是边BC上(不与端点重合)的一个动点,以AD为直径画⊙O分别交AB,AC于E,F,连接EF,若线段AD长度的最小值为3,则线段EF长度的最小值为 32 .
【分析】连接OE,OF,过O点作OH⊥EF,垂足为H,如图,利用垂线段最短得到AD⊥BC时,线段AD长度取得最小值为3,利用△ABD为等腰直角三角形得到BD=AD=3,再根据圆周角定理得到∠EOF=120°,通过解直角三角形得到EH=34AD,利用垂径定理得EF=2EH=32AD,然后根据AD的最小值为3得到线段EF长度最小值.
【解答】解:连接OE,OF,过O点作OH⊥EF,垂足为H,如图,
由题意可知:当AD⊥BC时,线段AD长度取得最小值为3,
∵∠ABC=45°,
∴△ABD为等腰直角三角形,
∴BD=AD=3,即⊙O直径为3,
∵∠BAC=60°,
∴∠EOF=2∠EAF=120°,
∵OH⊥EF,OE=OF=12AD,
∴∠OEF=∠OFE=30°,EH=FH,
∴OH=12OE=AD4,
∴EH=3OH=34AD,
∴EF=2EH=32AD,
∵AD的最小值为3,
∴线段EF长度最小值为32×3=32.
故答案为32.
【题型6 圆周角定理(综合证明)】
【例6】(2021•九江模拟)如图,在⊙O中,弦AD与弦BC垂直,垂足为点G,E为AB中点,延长EG交CD于点F,求证:EF⊥CD.
【分析】根据圆周角定理得到∠B=∠D,则∠A+∠D=90°,再根据斜边上的中线性质和等腰三角形的性质证明∠A=∠DGF,于是得到∠DGF+∠D=90°,然后根据垂直的定义得到结论.
【解答】证明:∵AD⊥BC,
∴∠AGB=∠DGC=90°,
∴∠A+∠B=90°,
∵∠B=∠D,
∴∠A+∠D=90°,
∵E为AB中点,
∴EA=EG,
∴∠A=∠AGE,
而∠AGE=∠DGF,
∴∠A=∠DGF,
∴∠DGF+∠D=90°,
∴∠DFG=90°,
∴EF⊥CD.
【变式6-1】(2021•安徽)如图,圆O中两条互相垂直的弦AB,CD交于点E.
(1)M是CD的中点,OM=3,CD=12,求圆O的半径长;
(2)点F在CD上,且CE=EF,求证:AF⊥BD.
【分析】(1)连接OD,由垂径定理推论可得∠OMD=90°,在Rt△OMD中用勾股定理即可得半径;
(2)连接AC,延长AF交BD于G,由已知可证△ACF是等腰三角形,∠FAE=∠CAE,又弧BC=弧BC,有∠CAE=∠CDB,故∠FAE=∠CDB,即可由∠CDB+∠B=90°,得∠AGB=90°,从而得证AF⊥BD.
【解答】解:(1)连接OD,如图:
∵M是CD的中点,CD=12,
∴DM=12CD=6,OM⊥CD,∠OMD=90°,
Rt△OMD中,OD=OM2+DM2,且OM=3,
∴OD=32+62=35,即圆O的半径长为35;
(2)连接AC,延长AF交BD于G,如图:
∵AB⊥CD,CE=EF,
∴AB是CF的垂直平分线,
∴AF=AC,即△ACF是等腰三角形,
∵CE=EF,
∴∠FAE=∠CAE,
∵BC=BC,
∴∠CAE=∠CDB,
∴∠FAE=∠CDB,
Rt△BDE中,∠CDB+∠B=90°,
∴∠FAE+∠B=90°,
∴∠AGB=90°,
∴AG⊥BD,即AF⊥BD.
【变式6-2】(2021•无为市三模)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,以AC为直径的⊙O交AB于点D,弦DE∥BC,交AC于点F,弧AD=弧DE,连接AE.
(1)求证:△ADE是等边三角形;
(2)连接OB,若BD=2,求OB的长.
【分析】(1)根据垂径定理可得EF=DF=12DE,由弧AD=弧DE可得出DF=12AD,根据直角三角形的性质得∠DAF=30°,∠ADE=60°,即可得出结论;
(2)连接CD,由直径所对的圆周角是直角可得∠CDB=90°,求出∠DCB=30°,根据直角三角形的性质得BC=4,可求出CD=23,可得OC=CD=23,根据勾股定理即可求解.
【解答】(1)证明:∵AC是⊙O的直径,DE∥BC,
∴DE⊥AC,
∴EF=DF=12DE,
∵弧AD=弧DE,
∴AD=DE,
∴DF=12AD,
∵DF=12DE,
∴∠DAF=30°,
∴∠ADE=60°,
∵AD=DE,
∴△ADE是等边三角形;
(2)解:连接CD,
∵AC是⊙O的直径,DE∥BC,
∴∠CDB=90°,
由(1)得△ADE是等边三角形,DE⊥AC,∠DAF=30°,
∴∠DCA=60°,CD=12AC=OC,
∵∠ACB=90°,
∴∠DCB=30°,
∴BC=2BD=4,
∴CD=BC2-BD2=42-22=23,
∴OC=CD=23,
∴OB=BC2+OC2=27.
【变式6-3】(2021•杭州模拟)如图,四边形ABCD内接于⊙O,连接AC、BD相交于点E.
(1)如图1,若AC=BD,求证:AE=DE;
(2)如图2,若AC⊥BD,连接OC,求证:∠OCD=∠ACB.
【分析】(1)利用AC=BD得到AC=BD,则AB=CD,然后根据圆周角定理得到∠ADB=∠CAD,从而得到结论;
(2)作直径CF,连接DF,如图2,先利用垂直定义得到∠ADE+∠CAD=90°,再利用圆周角定理得到∠ACB=∠ADE,∠F=∠CAD,∠CDF=90°,然后根据等角的余角相等得到结论.
【解答】证明:(1)∵AC=BD,
∴AC=BD,
即AB+BC=BC+CD,
∴AB=CD,
∴∠ADB=∠CAD,
∴AE=DE;
(2)作直径CF,连接DF,如图2,
∵AC⊥BD,
∴∠AED=90°,
∴∠ADE+∠CAD=90°,
∵∠ACB=∠ADE,∠F=∠CAD,
∴∠ACB+∠F=90°,
∵CF为直径,
∴∠CDF=90°,
∴∠F+∠FCD=90°,
∴∠ACB=∠FCD,
即∠OCD=∠ACB.
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