中考总复习：正多边形与圆的有关的证明和计算--知识讲解(基础).doc

中考总复习：正多边形与圆的有关的证明和计算—知识讲解（基础）
【考纲要求】
1．了解正多边形的概念，掌握用等分圆周画圆的内接正多边形的方法；会计算弧长及扇形的面积、圆锥的侧面积及全面积；
2．结合相关图形性质的探索和证明，进一步培养合情推理能力，发展逻辑思维能力和推理论证的表达能力；通过这一章的学习，进一步培养综合运用知识的能力，运用学过的知识解决问题的能力.

【知识网络】

【考点梳理】
考点一、正多边形和圆
1、正多边形的有关概念：
(1) 正多边形：各边相等，各角也相等的多边形叫做正多边形.
　　(2)正多边形的中心——正多边形的外接圆的圆心.
　　(3)正多边形的半径——正多边形的外接圆的半径.
　　(4)正多边形的边心距——正多边形中心到正多边形各边的距离.（正多边形内切圆的半径）
　　(5)正多边形的中心角——正多边形每一边所对的外接圆的圆心角.
2、正多边形与圆的关系：
　　(1)将一个圆n(n≥3)等分(可以借助量角器)，依次连结各等分点所得的多边形是这个圆的内接正多边形.
　　(2)这个圆是这个正多边形的外接圆.
　 （3）把圆分成n(n≥3)等分，经过各分点作圆的切线，以相邻切线的交点为顶点的多边形是这个圆的外切正n边形.这个圆叫做正n边形的内切圆.
（4）任何正n边形都有一个外接圆和一个内切圆，这两个圆是同心圆.
3、正多边形性质：
　　(1)任何正多边形都有一个外接圆.
　　(2) 正多边形都是轴对称图形，一个正n边形共有n条对称轴，每条对称轴都通过正n边形的中心．当边数是偶数时，它又是中心对称图形，它的中心就是对称中心.
(3)边数相同的正多边形相似.它们周长的比，边心距的比，半径的比都等于相似比，面积的比等于相似比的平方．
（4）任何正多边形都有一个外接圆和一个内切圆，这两个圆是同心圆.
要点诠释：
（1）正n边形的有n个相等的外角，而正n边形的外角和为360度，所以正n边形每个外角的度数是；所以正n边形的中心角等于它的外角.
（2）边数相同的正多边形相似.周长的比等于它们边长（或半径、边心距）的比.面积比等于它们边长（或半径、边心距）平方的比.

考点二、圆中有关计算
1．圆中有关计算
　　圆的面积公式：，周长.
　　圆心角为、半径为R的弧长.
　　圆心角为，半径为R，弧长为的扇形的面积.
　　弓形的面积要转化为扇形和三角形的面积和、差来计算.
　　圆柱的侧面图是一个矩形，底面半径为R，母线长为的圆柱的体积为，侧面积为，全面积为.
　　圆锥的侧面展开图为扇形，底面半径为R，母线长为，高为的圆锥的侧面积为，全面积为，母线长、圆锥高、底面圆的半径之间有.
要点诠释：
　　(1)对于扇形面积公式，关键要理解圆心角是1°的扇形面积是圆面积的，即
　　(2)在扇形面积公式中，涉及三个量：扇形面积S、扇形半径R、扇形的圆心角，知道其中的两个量就可以求出第三个量.
　　(3)扇形面积公式，可根据题目条件灵活选择使用，它与三角形面积公式有点类似，可类比记忆；
　　(4)扇形两个面积公式之间的联系：.

【典型例题】
类型一、正多边形有关计算
1．如图是一个组合烟花的横截面，其中16个圆的半径相同，点A．B．C．D分别是四个角上的圆的圆心，且四边形ABCD为正方形．若圆的半径为r，组合烟花的高为h，则组合烟花侧面包装纸的面积至少需要（接缝面积不计）（　　）

A．26πrh B．24rh+πrh C．12rh+2πrh D．24rh+2πrh
【思路点拨】
截面的周长等于12个圆的直径和1个半径为r的圆的周长的和，用周长乘以组合烟花的高即可．
【答案】D；
【解析】
解：由图形知，正方形ABCD的边长为6r，∴其周长为4×6r=24r，∴截面的周长为：24r+2πr，
∴组合烟花的侧面包装纸的面积为：（24r+2πr）h=24rh+2πrh．故选D．
【总结升华】
本题考查了相切两圆的性质及扇形的面积的计算，解题的关键是判断组合烟花的截面.

举一反三：
【变式1】如图是三根外径均为1米的圆形钢管堆积图和主视图，则其最高点与地面的距离是______米．

【答案】.
解析：如图，以三个圆心为顶点等边三角形O1O2O3的高O1C＝，

所以AB＝AO1+O1C+BC＝．
【变式2】同一个圆的内接正三角形、正方形、正六边形的边长的比是__________.
【答案】

【变式3】正n边形的内切圆与外接圆的面积之比是( )
A. B. C. D.

【答案】B.

类型二、正多边形与圆有关面积的计算
2．(1)如图(a)，扇形OAB的圆心角为90°，分别以OA，OB为直径在扇形内作半圆，P和Q分别表示阴影部分的面积，那么P和Q的大小关系是( )．
A．P＝Q B．P＞Q C．P＜Q D．无法确定

(2)如图(b)，△ABC为等腰直角三角形，AC＝3，以BC为直径的半圆与斜边AB交于点D，则图中阴影部分的面积是________．
(3)如图(c)，△AOB中，OA＝3cm，OB＝1cm，将△AOB绕点O逆时针旋转90°到△A′OB′，求AB扫过的区域(图中阴影部分)的面积．(结果保留π)

【思路点拨】 直接使用公式计算阴影部分面积比较困难时，可采用和差法、转化法、方程法等，有时也需要运用变换的观点来解决问题．
【答案与解析】

解：(1)阴影部分的面积直接求出十分困难，可利用几个图形面积的和差进行计算：
；
(2)(转化法“凑整”)利用，则阴影部分的面积可转化为△ACD的面积，等于△ABC面积的一半，答案为；
(3)(旋转法)将图形ABM绕点O逆时针旋转到A′B′M′位置，则
．
【总结升华】
求阴影面积的几种常用方 (1)公式法；(2)割补法；（3）旋转法；(4)拼凑法；(5)等积变形法；(6)构造方程法．
举一反三：
【变式】如图，在△ABC中，AB＝AC，AB＝8，BC＝12，分别以AB、AC为直径作半圆，则图中阴影部分的面积是( )
A． B． C． D．

【答案】
解：如图，由AB，AC为直径可得AD⊥BC，则BD＝DC＝6．

在Rt△ABD中，，
∴ ．
答案选D.
3．如图所示，A是半径为2的⊙O外一点，OA＝4，AB是⊙O的切线，B为切点，弦BC∥OA，连AC，求阴影部分的面积．

【思路点拨】
图中的阴影是不规则图形，不易直接求出，如果连接OB、OC，由BC∥OA，根据同底等高的三角形面积相等，于是所求阴影可化为扇形OBC去求解．
【答案与解析】
解：如图所示，连OB、OC
∵ BC∥OA．
∴ △OBC和△ABC同底等高，
∴ S△ABC＝S△OBC，
∴
∵ AB为⊙O的切线，
∴ OB⊥AB．
∵ OA＝4，OB＝2，
∴ ∠AOB＝60°．
∵ BC∥OA，
∴ ∠AOB＝∠OBC＝60°．
∵ OB＝OC，
∴ △OBC为正三角形．
∴ ∠COB＝60°，
∴ ．

【总结升华】通过等积替换化不规则图形为规则图形，在等积转化中①可根据平移、旋转或轴对称等图形变换；②可根据同底（等底）同高（等高）的三角形面积相等进行转化．

举一反三：
【变式】如图所示，半圆的直径AB＝10，P为AB上一点，点C，D为半圆的三等分点，则阴影部分的面积等于________．

【答案】
解：连接OC、OD、CD．
∵ C、D为半圆的三等分点，
∴ ∠AOC＝∠COD＝∠DOB＝．
又∵ OC＝OD，
∴ ∠OCD＝∠ODC＝60°，∴ DC∥AB，
∴ ，
∴ ．

4．如图所示，四边形OABC为菱形，点B、C在以点O为圆心的上，
若OA＝1，∠1＝∠2，则扇形OEF的面积为（ ）

A． B． C． D．
【思路点拨】根据弧长公式面积公式，看已知什么条件，还缺什么条件，如何求出所缺条件．
【答案与解析】
解：连接OB，由四边形OABC为菱形，可得OC＝CB＝OB，
∴ △OBC为等边三角形，
∴ ∠BOC＝60°，
同理∠AOB＝60°，又∠1＝∠2，
∴ ∠1+∠BOE＝∠2+∠BOE＝∠AOB＝60°
∴ ∠EOF＝120°，
∴ 扇形OEF中n＝120，R＝1．
∴ ．

答案：C
【总结升华】求弧长的有关计算中，常作出该弧所对的圆心角．

5．将一块三角板和半圆形量角器按图中方式叠放，重叠部分（阴影）的量角器圆弧（）对应的中心角（∠AOB）为120°，AO的长为4cm，求图中阴影部分的面积.

【思路点拨】
看是否由“规则的”三角形四边形、圆、扇形、弓形等可求面积的图形，经过怎样的拼凑、割补、叠合而成，这是解决这类题的关键．
【答案与解析】
阴影部分的面积可看成是由一个扇形AOB和一个Rt△BOC组成，
其中扇形AOB的中心角是，AO的长为4，Rt△BOC中，OB＝OA＝4，∠BOC＝60°，
∴ 可求得BC长和OC长，从而可求得面积，
阴影部分面积＝扇形AOB面积+△BOC面积＝．
【总结升华】
本题是求简单组合图形的面积问题，解答时，常常是寻找这些“不规则的图形”是由哪些“可求面积的、规则的图形”组合而成.
举一反三：
【变式】如图，矩形ABCD中，AB＝1，．以AD的长为半径的⊙A交BC于点E则图中阴影部分的面积为________．

【答案】.
解析：连接AE，易证AB＝BE＝1，∠BAE＝45°，所以∠EAD＝45°，
所以．

6．如图，AB是⊙O的直径，点P是AB延长线上一点，PC切⊙O于点C，连接AC，过点O作AC的垂线交AC于点D，交⊙O于点E．已知AB﹦8，∠P=30°．
（1）求线段PC的长；
（2）求阴影部分的面积．

【思路点拨】
（1）连接OC，由PC为圆O的切线，根据切线的性质得到OC与PC垂直，可得三角形OCP为直角三角形，同时由直径AB的长求出半径OC的长，根据锐角三角函数定义得到tanP为∠P的对边OC与邻边PC的比值，根据∠P的度数，利用特殊角的三角函数值求出tanP的值，由tanP及OC的值，可得出PC的长；
（2）由直角三角形中∠P的度数，根据直角三角形的两个锐角互余求出∠AOC的度数，进而得出∠BOC的度数，由OD与BC垂直，且OC=OB，利用等腰三角形的三线合一得到OD为∠BOC的平分线，可求出∠COD度数为60°，再根据直角三角形中两锐角互余求出∠OCD度数为30°，根据30°角所对的直角边等于斜边的一半，由斜边OC的长求出OD的长，先由∠COD的度数及半径OC的长，利用扇形的面积公式求出扇形COE的面积，再由OD与CD的长，利用直角三角形两直角边乘积的一半求出直角三角形COD的面积，用扇形COE的面积减去三角形COD的面积，即可求出阴影部分的面积．
【答案与解析】
解：（1）连接OC，
∵PC切⊙O于点C，∴OC⊥PC，
∵AB=8，∴OC=AB=4，
又在直角三角形OCP中，∠P=30°，
∴tanP=tan30°=，即PC==4；

（2）∵∠OCP=90°，∠P=30°，
∴∠COP=60°，∴∠AOC=120°，
又AC⊥OE，OA=OC，∴OD为∠AOC的平分线，
∴∠COE=∠AOC=60°，又半径OC=4，
∴S扇形OCE=，
在Rt△OCD中，∠COD=60°，
∴∠OCD=30°，∴OD=OC=2，
根据勾股定理得：CD=，
∴S△OCD=DC•OD=×2×2=2，
则S阴影=S扇形OCE-S△OCD=．
【总结升华】
此题考查了切线的性质，含30°角的直角三角形的性质，等腰三角形的性质，锐角三角函数定义，以及扇形的面积公式，遇到已知切线的类型题时，常常连接圆心与切点，利用切线的性质得出垂直，利用直角三角形的性质来解决问题．