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专题十二 圆的综合题
考情分析 6年5考,2013~2017年均在第24题出现,且分值均为9分.重点考查切线的判定和性质,涉及圆周角定理、全等三角形的判定与性质、相似三角形的判定与性质、弧长的计算等.预计在2018年仍是重点考查内容.
例 如图1,以BC为直径的⊙O交△CFB的边CF于点A,BM平分∠ABC交AC于点M,AD⊥BC于点D,AD交BM于点N,ME⊥BC于点E,AB2=AF·AC.
图1
(1)求证:△ABM≌△EBM;
(2)求证:FB是⊙O的切线;
(3)若cos∠ABD=,AD=12.求四边形AMEN的面积S.
方法总结 切线的判定主要有两条途径:1.圆心到直线的距离等于半径;2.证明直线经过圆的半径的外端,并且垂直于这条半径.注意:1若圆心与切点无连线,需先作辅助线;2.解题过程中一般会涉及到全等三角形、相似三角形的判定与性质,常利用圆周角定理和切线的性质得到角的大小或角之间的等量关系,利用两弧相等得到线段或角度相等.
训练 1.如图2,AB为⊙O的直径,直线CD切⊙O于点M,BE⊥CD于点E.
图2
(1)求证:∠BME=∠MAB;
(2)求证:△BME∽△BAM;
(3)若BE=,sin∠BAM=,求线段AM的长.
2.如图3,AB是⊙O的直径,BC是⊙O的切线,D是⊙O上的一点,且AD∥CO.
图3
(1)求证:△ADB∽△OBC;
(2)若∠OCB=30°,AB=2,求劣弧AD的长;
(3)连接CD,试证明CD是⊙O的切线.
3.如图4,已知等边三角形ABC,M是边BC延长线上一点,连接AM交△ABC的外接圆于点D,延长BD至N,使得BN=AM,连接CN,MN,解答下列问题:
图4
(1)猜想△CMN的形状,并证明你的结论;
(2)请你证明CN是⊙O的切线;
(3)若等边三角形ABC的边长是2,求AD·AM的值.
4.如图5,四边形ABCD为⊙O的内接四边形,且对角线AC为直径,AD=BC,过点D作DG⊥AC,垂足为E,DG分别与AB及CB延长线交于点F,M.
图5
(1)求证:四边形ABCD是矩形;
(2)若点G为MF的中点,求证:BG是⊙O的切线;
(3)若AD=4,CM=9,求四边形ABCD的面积.
5.已知,⊙O经过矩形ABCD的四个顶点,过点B作BK⊥AC,垂足为K,过点D作DH∥KB,DH分别与AC,AB,⊙O及CB的延长线相交于点E,F,G,H.
(1)如图6,求证:AE=CK;
(2)如图7,连接AH,GB,若F是EG的中点,求证:四边形BKEG为矩形;
(3)在(2)的条件下,求出tan∠HAC的值.
图6 图7
6.如图8,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=CB,以AB为直径的⊙O交AC于点D,点E是AB边上一点(点E不与点A,B重合),DE的延长线交⊙O于点G,DF⊥DG,且交BC于点F.
图8
(1)求证:AE=BF;
(2)连接GB,EF,求证:GB∥EF;
(3)若AE=1,EB=2,求DG的长.
参考答案
例 (1)证明:∵AB是直径,
∴∠BAC=90°.∴MA⊥AB.
∵ME⊥BE,BM平分∠ABC,
∴AM=ME.
∵在Rt△BMA和Rt△BME中,
∴△ABM≌△EBM.
(2)证明:∵AB2=AF·AC,∴=.
又∠BAF=∠BAC=90°,
∴△BAF∽△CAB.∴∠C=∠FBA.
∴∠ABC+∠FBA=∠ABC+∠C=90°,即BC⊥BF.
又BC为⊙O的直径,∴FB为⊙O的切线.
(3)解:在Rt△ABD中,∵cos∠ABD=,AD=12,
∴sin∠ABD=,tan∠ABD=.
∴BD==9,AB==15,
AC=AB·tan∠ABD=20,BE=AB=15,DE=BE-BD=6.
由(1)知△MEC∽△ADC,设ME=x,则=,
即=,解得x=,即ME=.
∵∠AMN+∠ABM=90°,∠BND+∠DBN=90°,
又∠ABM=∠DBN,∠ANM=∠BND,
∴∠ANM=∠AMN.∴AN=AM=ME.
∵AN∥EM,∴四边形AMEN是平行四边形.
∴S=ME·DE=×6=45.
训练 1.(1)证明:如图1,连接OM,
图1
∵直线CD切⊙O于点M,
∴∠OMD=90°.
∴∠BME+∠OMB=90°.
∵AB为⊙O的直径,∴∠AMB=90°.
∴∠AMO+∠OMB=90°.
∴∠BME=∠AMO.
∵OA=OM,∴∠MAB=∠AMO.
∴∠BME=∠MAB.
(2)证明:由(1)得,∠BME=∠MAB,
∵BE⊥CD,∴∠BEM=∠AMB=90°.
∴△BME∽△BAM.
(3)解:由(1)得,∠BME=∠MAB,
∵sin∠BAM=,∴sin∠BME=.
在Rt△BEM中,∵BE=,∴sin∠BME==.∴BM=6.
在Rt△ABM中,∵sin∠BAM=,
∴sin∠BAM==,∴AB=6×=10.
根据勾股定理得,AM==8.
2.(1)证明:∵AB是⊙O的直径,∴∠ADB=90°.
∵BC是⊙O的切线,∴∠OBC=90°.
∵AD∥CO,∴∠A=∠BOC.
∴△ADB∽△OBC.
(2)解:如图2,连接OD,
图2
由(1)知,△ADB∽△OBC,
∴∠ABD=∠OCB=30°.∴∠DAB=60°.
∵AO=OD,
∴△AOD是等边三角形,∠AOD=60°.
∵AB=2,∴AO=1.
∴的长为=.
(3)证明:∵AB是⊙O的直径,∴∠ADB=90°.
∵AD∥CO,∴∠DFO=90°.
∵∠ODB=∠OBD,∴∠DOF=∠BOF.
∵OD=OB,OC=OC,
在△ODC和△OBC中,
∴△ODC≌△OBC(SAS).
∴∠CDO=∠CBO=90°.∴OD⊥DC.
∵OD是半径,∴CD是⊙O的切线.
3.(1)解:△CMN是等边三角形;
证明:∵△ABC是等边三角形,∴BC=AC=AB,∠ACB=60°.
在△BCN与△ACM中,
∴△BCN≌△ACM.
∴CN=CM,∠BCN=∠ACM.
∴∠BCN-∠ACN=∠ACM-∠ACN,即∠MCN=∠ACB=60°.
∴△CMN是等边三角形.
(2)证明:如图3,连接OA,OB,OC,
图3
在△BOC与△AOC中,
∴△BOC≌△AOC.
∴∠ACO=∠BCO=ACB=30°.
∵∠ACB=∠MCN=60°,
∴∠ACN=60°.∴∠OCN=60°+30°=90°.∴OC⊥CN.
∵OC是半径,∴CN是⊙O的切线.
(3)解:∵∠ADB=∠ACB=60°,∴∠ADB=∠ABC.
∵∠BAD=∠MAB,∴△ABD∽△AMB.
∴=.∴AD·AM=AB2=22=4.
4.(1)证明:∵AC是⊙O的直径,∴∠ADC=∠ABC=90°.
在Rt△ADC和Rt△CBA中,AC=CA,AD=CB,
∴Rt△ADC≌Rt△CBA.
∴∠CAD=∠ACB.∴AD∥BC.
又AD=BC,∴四边形ABCD是平行四边形.
又∠ABC=90°,∴四边形ABCD是矩形.
(2)证明:如图4,连接OB,
图4
在Rt△MBF中,G是MF的中点,
∴BG=MF=FG.
∴∠GBF=∠GFB=∠AFE.
∵OA=OB,∴∠OBA=∠OAB.
∵DG⊥AC,∴∠AFE+∠OAB=90°.
∴∠GBF+∠OBA=90°,即OB⊥BG.
∵OB是半径,∴BG是⊙O的切线.
(3)解:由(1)得四边形ABCD是矩形,∴∠ADC=∠DCM=90°.
又AC⊥DG,∴∠CDM+∠ACD=90°,∠CDM+∠M=90°.
∴∠ACD=∠M.
又∠ADC=∠DCM,∴△ACD∽△DMC.∴=.
∴DC2=AD·CM=36.∴DC=6.
∴S矩形ABCD=AD·CD=24.
5.(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,
∴AD=BC,AD∥BC.∴∠DAE=∠BCK.
∵DH∥KB,∴∠HEK=∠BKC=∠AED=90°.
在△AED和△CKB中,
∴△AED≌△CKB(AAS).∴AE=CK.
(2)证明:∵∠BAD=90°,∴∠BGD=∠BAD=90°.
∵∠BKC=90°,∴∠BKE=90°.
又DH∥KB,∴∠HEK=∠BKE=∠BGD=90°.
∴四边形BKEG为矩形.
(3)解:在△AEF和△BGF中,
∴△AEF≌△BGF(ASA).
∴AE=BG,AF=BF.∴AE=BG=EK=CK.
∵BK∥EH,∴CK∶EK=CB∶HB.∴CB=HB.
∵∠ABC=90°,∴AB是CH的垂直平分线.
∴AH=AC=3AE.
在△AHE中,∠AEH=90°,
∴AE2+EH2=AH2.∴EH=2 AE.
∴tan∠HAC==2 .
6.(1)证明:如图5,连接BD,
在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=BC,
∴∠A=∠C=45°.
图5
∵AB为圆O的直径,∴∠ADB=90°,
即BD⊥AC.
∴AD=DC=BD=AC,∠CBD=∠C=45°.
∴∠A=∠FBD.
∵DF⊥DG,∴∠FDG=90°.
∴∠FDB+∠BDG=90°.
∵∠EDA+∠BDG=90°,∴∠EDA=∠FDB.
在△AED和△BFD中,
∴△AED≌△BFD(ASA).∴AE=BF.
(2)证明:如图5,连接EF,BG,
∵△AED≌△BFD,∴DE=DF.
∵∠EDF=90°,∴△EDF是等腰直角三角形.
∴∠DEF=45°.
∵∠G=∠A=45°,∴∠G=∠DEF.
∴GB∥EF.
(3)解:∵AE=BF,AE=1,∴BF=1.
在Rt△EBF中,∠EBF=90°,
∴EF2=EB2+BF2.
∵EB=2,BF=1,∴EF==.
∵△DEF为等腰直角三角形,∠EDF=90°,
∴cos∠DEF==.
∵EF=,∴DE=×=.
∵∠G=∠A,∠GEB=∠AED,
∴△GEB∽△AED.
∴=,即GE·ED=AE·EB.
∴·GE=2,即GE=.
则DG=GE+ED=.
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