【数学】数学圆的综合的专项培优 易错 难题练习题(含答案)
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一、圆的综合真题与模拟题分类汇编(难题易错题)1.如图,四边形ABCD是⊙O的内接四边形,AB=CD.(1)如图(1),求证:AD∥BC;(2)如图(2),点F是AC的中点,弦DG∥AB,交BC于点E,交AC于点M,求证:AE=2DF;(3)在(2)的条件下,若DG平分∠ADC,GE=53,tan∠ADF=43,求⊙O的半径。
【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)129【解析】试题分析:(1)连接AC.由弦相等得到弧相等,进一步得到圆周角相等,即可得出结论.(2)延长AD到N,使DN=AD,连接NC.得到四边形ABED是平行四边形,从而有AD=BE,DN=BE.由圆内接四边形的性质得到∠NDC=∠B.即可证明ΔABE≌ΔCND,得到AE=CN,再由三角形中位线的性质即可得出结论.(3)连接BG,过点A作AH⊥BC,由(2)知∠AEB=∠ANC,四边形ABED是平行四边形,得到AB=DE.再证明ΔCDE是等边三角形,ΔBGE是等边三角形,通过解三角形ABE,得到AB,HB,AH,HE的长,由EC=DE=AB,得到HC的长.在Rt△AHC中,由勾股定理求出AC的长.作直径AP,连接CP,通过解△APC即可得出结论.试题解析:解:(1)连接AC.∵AB=CD,∴弧AB=弧CD,∴∠DAC=∠ACB,∴AD∥BC.(2)延长AD到N,使DN=AD,连接NC.∵AD∥BC,DG∥AB,∴四边形ABED是平行四边形,∴AD=BE,∴DN=BE.∵ABCD是圆内接四边形,∴∠NDC=∠B.∵AB=CD,∴ΔABE≌ΔCND,∴AE=CN.∵DN=AD,AF=FC,∴DF=1CN,∴AE=2DF.2(3)连接BG,过点A作AH⊥BC,由(2)知∠AEB=∠ANC,四边形ABED是平行四边形,∴AB=DE.∵DF∥CN,∴∠ADF=∠ANC,∴∠AEB=∠ADF,∴tan∠AEB= tan∠ADF=43,DG平分∠ADC,∴∠ADG=∠CDG.∵AD∥BC,∴∠ADG=∠CED,∠NDC=∠DCE.∵∠ABC=∠NDC,∴∠ABC=∠DCE.∵AB∥DG,∴∠ABC=∠DEC,∴∠DEC=∠ECD=∠EDC,∴ΔCDE是等边三角形,∴AB=DE=CE.∵∠GBC=∠GDC=60°,∠G=∠DCB=60°,∴ΔBGE是等边三角形,BE= GE=53.∵tan∠AEB= tan∠ADF=43,设HE=x,则AH=43x.∵∠ABE=∠DEC=60°,∴∠BAH=30°,∴BH=4x,AB=8x,∴4x+x=53,解得:x=3,∴AB=83,HB=43,AH=12,EC=DE=AB=83,∴HC=HE+EC=383+=93.在Rt△AHC中,AC=222212(93)AH HC+=+=343.作直径AP,连接CP,∴∠ACP=90°,∠P=∠ABC=60°,∴sin∠P=AC AP,∴3432129sin6032ACAP===︒,∴⊙O的半径是129.2.如图,已知平行四边形OABC的三个顶点A、B、C在以O为圆心的半圆上,过点C作CD⊥AB,分别交AB、AO的延长线于点D、E,AE交半圆O于点F,连接CF.(1)判断直线DE与半圆O的位置关系,并说明理由;(2)若半圆O的半径为6,求AC的长.【答案】(1)直线CE 与半圆O 相切(2)4π【解析】试题分析:(1)结论:DE 是⊙O 的切线.首先证明△ABO ,△BCO 都是等边三角形,再证明四边形BDCG 是矩形,即可解决问题;(2)只要证明△OCF 是等边三角形即可解决问题,求AC 即可解决问题.试题解析:(1)直线CE 与半圆O 相切,理由如下:∵四边形OABC 是平行四边形,∴AB ∥OC.∵∠D=90°,∴∠OCE=∠D=90°,即OC ⊥DE ,∴直线CE 与半圆O 相切.(2)由(1)可知:∠COF=60°,OC=OF ,∴△OCF 是等边三角形,∴∠AOC=120°∴AC 的长为1206180π⨯⨯=4π.3.如图,在⊙O 中,直径AB ⊥弦CD 于点E ,连接AC ,BC ,点F 是BA 延长线上的一点,且∠FCA =∠B .(1)求证:CF 是⊙O 的切线;(2)若AE =4,tan ∠ACD =3,求FC 的长.【答案】(1)见解析【解析】分析:(1)利用圆周角定理以及等腰三角形的性质得出∠OCF=90°,进而得出答案; (2)根据正切的性质求出EC 的长,然后利用垂径定理求出圆的半径,再根据等边三角形的性质,利用勾股定理求出即可.详解:(1)证明:连接OC.∵AB 是⊙O 的直径,∴∠ACB =90°,∴∠OCB +∠ACO =90°.∵OB =OC ,∴∠B =∠OCB.又∵∠FCA =∠B ,∴∠FCA =∠OCB ,∴∠FCA +∠ACO =90°,即∠FCO =90°,∴FC ⊥OC ,∴FC 是⊙O 切线.(2)解:∵AB ⊥CD ,∴∠AEC =90°,∴EC=AE 43tan ACE 3∠==, 设OA =OC =r ,则OE =OA -AE =r -4. 在Rt △OEC 中,OC 2=OE 2+CE 2,即r 2=(r -4)2+(43)2,解得r =8.∴OE =r -4=4=AE.∵CE ⊥OA ,∴CA =CO =8,∴△AOC 是等边三角形,∴∠FOC =60°,∴∠F =30°.在Rt △FOC 中,∵∠OCF =90°,OC =8,∠F =30°,∴OF =2OC =16,∴FC =22OF OC 83-=.点睛:此题主要考查了切线的判定、垂径定理的推论以及勾股定理等知识,得出BC 的长是解题关键.4.如图,PA 切⊙O 于点A ,射线PC 交⊙O 于C 、B 两点,半径OD ⊥BC 于E ,连接BD 、DC 和OA ,DA 交BP 于点F ;(1)求证:∠ADC+∠CBD =12∠AOD ; (2)在不添加任何辅助线的情况下,请直接写出图中相等的线段.【答案】(1)详见解析;(2)详见解析;【解析】【分析】()1根据垂径定理得到BD CD =,根据等腰三角形的性质得到()111809022ODA AOD AOD ∠=-∠=-∠,即可得到结论; ()2根据垂径定理得到BE CE =,BD CD =,根据等腰三角形的性质得到ADO OAD ∠=∠,根据切线的性质得到90PAO ∠=,求得90OAD DAP ∠+∠=,推出PAF PFA ∠=∠,根据等腰三角形的判定定理即可得到结论.【详解】()1证明:OD BC ⊥,BD CD ∴=,CBD DCB ∴∠=∠,90DFE EDF ∠+∠=,90EDF DFE ∴∠=-∠,OD OA =,()111809022ODA AOD AOD ∴∠=-∠=-∠, 190902DFE AOD ∴-∠=-∠, 12DEF AOD ∴∠=∠, DFE ADC DCB ADC CBD ∠=∠+∠=∠+∠,12ADC CBD AOD ∴∠+∠=∠; ()2解:OD BC ⊥,BE CE ∴=,BD CD =,BD CD ∴=,OA OD =,ADO OAD ∴∠=∠,PA 切O 于点A ,90PAO ∴∠=, 90OAD DAP ∴∠+∠=, PFA DFE ∠=∠,90PFA ADO ∴∠+∠=,PAF PFA ∴∠=∠,PA PF ∴=.【点睛】本题考查了切线的性质,等腰三角形的判定和性质,垂径定理,圆周角定理,正确的识别图形是解题的关键.5.如图, Rt △ABC 中,∠B=90°,它的内切圆分别与边BC 、CA 、AB 相切于点D 、E 、F , (1)设AB=c, BC=a, AC=b, 求证: 内切圆半径r =12(a+b-c).(2) 若AD交圆于P, PC交圆于H, FH//BC, 求∠CPD;(3)若r=310, PD=18, PC=272. 求△ABC各边长.【答案】(1)证明见解析(2)45°(3)1010,1510,12【解析】【分析】(1)根据切线长定理,有AE=AF,BD=BF,CD=CE.易证四边形BDOF为正方形,BD=BF=r,用r表示AF、AE、CD、CE,利用AE+CE=AC为等量关系列式.(2)∠CPD为弧DH所对的圆周角,连接OD,易得弧DH所对的圆心角∠DOH=90°,所以∠CPD=45°.(3)由PD=18和10,联想到垂径定理基本图形,故过圆心O作PD的垂线OM,求得弦心距OM=3,进而得到∠MOD的正切值.延长DO得直径DG,易证PG∥OM,得到同位角∠G=∠MOD.又利用圆周角定理可证∠ADB=∠G,即得到∠ADB的正切值,进而求得AB.再设CE=CD=x,用x表示BC、AC,利用勾股定理列方程即求出x.【详解】解:(1)证明:设圆心为O,连接OD、OE、OF,∵⊙O分别与BC、CA、AB相切于点D、E、F∴OD⊥BC,OE⊥AC,OF⊥AB,AE=AF,BD=BF,CD=CE∴∠B=∠ODB=∠OFB=90°∴四边形BDOF是矩形∵OD=OF=r∴矩形BDOF是正方形∴BD=BF=r∴AE=AF=AB-BF=c-r,CE=CD=BC-BD=a-r∵AE+CE=AC∴c-r+a-r=b整理得:r=12(a+b-c)(2)取FH 中点O ,连接OD∵FH ∥BC∴∠AFH=∠B=90°∵AB 与圆相切于点F ,∴FH 为圆的直径,即O 为圆心∵FH ∥BC∴∠DOH=∠ODB=90°∴∠CPD=12∠DOH=45°(3)设圆心为O ,连接DO 并延长交⊙O 于点G ,连接PG ,过O 作OM ⊥PD 于M ∴∠OMD=90°∵PD=18∴DM=12PD=9 ∵10 ∴22OD DM -22(310)9-9081-3∴tan ∠MOD=DM OM=3 ∵DG 为直径∴∠DPG=90°∴OM ∥PG ,∠G+∠ODM=90°∴∠G=∠MOD∵∠ODB=∠ADB+∠ODM=90°∴∠ADB=∠G∴∠ADB=∠MOD∴tan∠ADB=ABBD=tan∠MOD=3∴AB=3BD=3r=910∴AE=AF=AB-BF=910−310=610设CE=CD=x,则BC=310+x,AC=610+x∵AB2+BC2=AC2∴(910)2.+(310+x)2=(610+x)2解得:x=910∴BC=1210,AC=1510∴△ABC各边长AB=910,AC=1510,BC=1210【点睛】本题考查切线的性质,切线长定理,正方形的判定,圆周角定理,垂径定理,勾股定理.切线长定理的运用是解决本题的关键,而在不能直接求得线段长的情况下,利用勾股定理作为等量关系列方程解决是常用做法.6.设C为线段AB的中点,四边形BCDE是以BC为一边的正方形,以B为圆心,BD长为半径的⊙B与AB相交于F点,延长EB交⊙B于G点,连接DG交于AB于Q点,连接AD.求证:(1)AD是⊙B的切线;(2)AD=AQ;(3)BC2=CF×EG.【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)证明见解析.【解析】【分析】()1连接BD ,由DC AB ⊥,C 为AB 的中点,由线段垂直平分线的性质,可得AD BD =,再根据正方形的性质,可得90ADB ∠=;()2由BD BG =与//CD BE ,利用等边对等角与平行线的性质,即可求得122.52G CDG BDG BCD ∠=∠=∠=∠=,继而求得67.5ADQ AQD ∠=∠=,由等角对等边,可证得AD AQ =; ()3易求得67.5GDE GDB BDE DFE ∠=∠+∠==∠,90DCF E ∠=∠=,即可证得Rt DCF ∽Rt GED ,根据相似三角形的对应边成比例,即可证得结论.【详解】证明:()1连接BD ,四边形BCDE 是正方形,45DBA ∴∠=,90DCB ∠=,即DC AB ⊥,C 为AB 的中点,CD ∴是线段AB 的垂直平分线,AD BD ∴=, 45DAB DBA ∴∠=∠=,90ADB ∴∠=,即BD AD ⊥,BD 为半径,AD ∴是B 的切线;()2BD BG =,BDG G ∴∠=∠,//CD BE ,CDG G ∴∠=∠,122.52G CDG BDG BCD ∴∠=∠=∠=∠=, 9067.5ADQ BDG ∴∠=-∠=,9067.5AQB BQG G ∠=∠=-∠=,ADQ AQD ∴∠=∠,AD AQ ∴=;()3连接DF ,在BDF 中,BD BF =,BFD BDF ∴∠=∠,又45DBF ∠=,67.5BFD BDF ∴∠=∠=,22.5GDB ∠=, 在Rt DEF 与Rt GCD 中,67.5GDE GDB BDE DFE ∠=∠+∠==∠,90DCF E ∠=∠=,Rt DCF ∴∽Rt GED , CF CD ED EG∴=, 又CD DE BC ==,2BC CF EG ∴=⋅.【点睛】本题考查了相似三角形的判定与性质、切线的判定与性质、正方形的性质以及等腰三角形的判定与性质.解题的关键是注意掌握数形结合思想的应用,注意辅助线的作法.7.如图,在△ABC 中,AB =AC ,以AC 为直径作⊙O 交BC 于点D ,过点D 作FE ⊥AB 于点E ,交AC 的延长线于点F .(1)求证:EF 与⊙O 相切;(2)若AE =6,sin ∠CFD =35,求EB 的长.【答案】(1)见解析(2)32【解析】【分析】 ()1如图,欲证明EF 与O 相切,只需证得OD EF ⊥.()2通过解直角AEF 可以求得AF 10.=设O 的半径为r ,由已知可得△FOD ∽△FAE ,继而得到OF OD AF AE =,即10r r 106-=,则易求15AB AC 2r 2===,所以153EB AB AE 622=-=-=. 【详解】 (1)如图,连接OD ,OC OD =,OCD ODC ∠∠∴=.AB AC =,ACB B ∠∠∴=,ODC B ∠∠∴=,OD //AB ∴,ODF AEF ∠∠∴=,EF AB ⊥,ODF AEF 90∠∠∴==,OD EF ∴⊥,OD 是O 的半径,EF ∴与O 相切;()2由()1知,OD//AB ,OD EF ⊥.在Rt AEF 中,AE 3sin CFD AF 5∠==,AE 6=, 则AF 10=, OD //AB ,∴△FOD ∽△FAE ,OF OD AF AE∴=, 设O 的半径为r ,10r r 106-∴=, 解得,15r 4=, 15AB AC 2r 2∴===, 153EB AB AE 622∴=-=-=.【点睛】本题考查了切线的判定、相似三角形的判定与性质、解直角三角形的应用等,正确添加辅助线、灵活应用相关知识是解题的关键.8.已知AB 是半圆O 的直径,点C 在半圆O 上.(1)如图1,若AC=3,∠CAB=30°,求半圆O 的半径;(2)如图2,M 是BC的中点,E 是直径AB 上一点,AM 分别交CE,BC 于点F,D. 过点F 作FG∥AB 交边BC 于点G,若△ACE 与△CEB 相似,请探究以点D 为圆心,GB 长为半径的⊙D 与直线AC 的位置关系,并说明理由.【答案】(1)半圆O的半径为3;(2)⊙D与直线AC相切,理由见解析【解析】试题分析:(1)依据直径所对的圆周角是直角可得∠C=90°,2再依据三角函数即可求解;(2) 依据△ACE与△CEB相似证出∠AEC=∠CEB=90°, 再依据M是BC的中点,证明CF=CD, 过点F作FP∥GB交于AB于点P, 证出△ACF≌△APF,得出CF=FP,再证四边形FPBG是平行四边形,得到 FP=GB从而CD=GB,点D到直线AC的距离为线段CD的长.试题解析:(1)∵ AB是半圆O的直径,∴∠C=90°.在Rt△ACB中,AB=cos AC CAB ∠=3 cos30︒=3.∴ OA3(2)⊙D与直线AC相切.理由如下:由(1)得∠ACB=90°.∵∠AEC=∠ECB+∠6,∴∠AEC>∠ECB,∠AEC>∠6.∵△ACE与△CEB相似,∴∠AEC=∠CEB=90°.在Rt△ACD,Rt△AEF中分别有∠1+∠3=90°,∠2+∠4=90°.∵ M是BC的中点,∴∠COM=∠BOM.∴∠1=∠2,∴∠3=∠4.∵∠4=∠5,∴∠3=∠5.∴ CF=CD.过点F作FP∥GB交于AB于点P,则∠FPE=∠6.在Rt△AEC,Rt△ACB中分别有∠CAE+∠ACE=90°,∠CAE+∠6=90°.∴∠ACE=∠6=∠FPE.又∵∠1=∠2,AF=AF,∴△ACF≌△APF.∴ CF=FP.∵ FP∥GB,FG∥AB,∴四边形FPBG是平行四边形.∴ FP=GB.∴ CD=GB.∵ CD⊥AC,∴点D到直线AC的距离为线段CD的长∴⊙D与直线AC相切.9.如图,已知△ABC内接于⊙O,BC交直径AD于点E,过点C作AD的垂线交AB的延长线于点G,垂足为F.连接OC.(1)若∠G=48°,求∠ACB的度数;(2)若AB=AE,求证:∠BAD=∠COF;(3)在(2)的条件下,连接OB,设△AOB的面积为S1,△ACF的面积为S2.若tan∠CAF=12,求12SS的值.【答案】(1)48°(2)证明见解析(3)3 4【解析】【分析】(1)连接CD,根据圆周角定理和垂直的定义可得结论;(2)先根据等腰三角形的性质得:∠ABE=∠AEB,再证明∠BCG=∠DAC,可得CD PB PD==,则所对的圆周角相等,根据同弧所对的圆周角和圆心角的关系可得结论;(3)过O作OG⊥AB于G,证明△COF≌△OAG,则OG=CF=x,AG=OF,设OF=a,则OA=OC=2x-a,根据勾股定理列方程得:(2x-a)2=x2+a2,则a=34x,代入面积公式可得结论.【详解】(1)连接CD,∵AD是⊙O的直径,∴∠ACD=90°,∴∠ACB+∠BCD=90°,∵AD⊥CG,∴∠AFG=∠G+∠BAD=90°,∵∠BAD=∠BCD,∴∠ACB=∠G=48°;(2)∵AB=AE,∴∠ABE=∠AEB,∵∠ABC=∠G+∠BCG,∠AEB=∠ACB+∠DAC,由(1)得:∠G=∠ACB,∴∠BCG=∠DAC,∴CD PB=,∵AD是⊙O的直径,AD⊥PC,∴CD PD=,∴CD PB PD==,∴∠BAD=2∠DAC,∵∠COF=2∠DAC,∴∠BAD=∠COF;(3)过O作OG⊥AB于G,设CF=x,∵tan∠CAF=12=CF AF,∴AF=2x,∵OC=OA,由(2)得:∠COF=∠OAG,∵∠OFC=∠AGO=90°,∴△COF≌△OAG,∴OG=CF=x,AG=OF,设OF=a,则OA=OC=2x﹣a,Rt△COF中,CO2=CF2+OF2,∴(2x﹣a)2=x2+a2,a=34 x,∴OF=AG=34 x,∵OA=OB,OG⊥AB,∴AB=2AG=32x,∴1213··3 22 1·24·2AB OG x xSS x xCF AF===.【点睛】圆的综合题,考查了三角形的面积、垂径定理、角平分线的性质、三角形全等的性质和判定以及解直角三角形,解题的关键是:(1)根据圆周角定理找出∠ACB+∠BCD=90°;(2)根据外角的性质和圆的性质得:CD PB PD==;(3)利用三角函数设未知数,根据勾股定理列方程解决问题.10.如图,已知在△ABC中,AB=15,AC=20,tanA=12,点P在AB边上,⊙P的半径为定长.当点P与点B重合时,⊙P恰好与AC边相切;当点P与点B不重合时,⊙P与AC边相交于点M和点N.(1)求⊙P的半径;(2)当AP=5△APM与△PCN是否相似,并说明理由.【答案】(1)半径为52)相似,理由见解析.【解析】【分析】(1)如图,作BD⊥AC,垂足为点D,⊙P与边AC相切,则BD就是⊙P的半径,利用解直角三角形得出BD与AD的关系,再利用勾股定理可求得BD的长;(2)如图,过点P作PH⊥AC于点H,作BD⊥AC,垂足为点D,根据垂径定理得出MN=2MH,PM=PN,再利用勾股定理求出PH、AH、MH、MN的长,从而求出AM、NC的长,然后求出AMMP、PNNC的值,得出AMMP=PNNC,利用两边对应成比例且夹角相等的两三角形相似即可证明.【详解】(1)如图,作BD⊥AC,垂足为点D,∵⊙P 与边AC 相切,∴BD 就是⊙P 的半径,在Rt △ABD 中,tanA=1BD 2AD =, 设BD=x ,则AD=2x ,∴x 2+(2x)2=152,解得:5∴半径为5(2)相似,理由见解析,如图,过点P 作PH ⊥AC 于点H ,作BD ⊥AC ,垂足为点D ,∴PH 垂直平分MN ,∴PM=PN ,在Rt △AHP 中,tanA=12PH AH =, 设PH=y ,AH=2y ,y 2+(2y )2=(52解得:y=6(取正数),∴PH=6,AH=12,在Rt △MPH 中, ()22356-,∴MN=2MH=6,∴AM=AH-MH=12-3=9,NC=AC-MN-AM=20-6-9=5, ∴3535AM MP ==,35PN NC =, ∴AM MP =PN NC, 又∵PM=PN ,∴∠PMN=∠PNM ,∴∠AMP=∠PNC ,∴△AMP ∽△PNC.【点睛】本题考查了解直角三角形、垂径定理、相似三角形的判定与性质等,综合性较强,有一定的难度,正确添加辅助线、灵活应用相关的性质与定理是解题的关键.。