数学培优竞赛新方法(九年级)-第17讲-直线与圆

专题20 直线与圆的位置关系（1）阅读与思考圆心到直线的距离与圆的半径的大小量化确定直线与圆的相离、相切、相交三种位置关系.直线与圆相切是研究直线与圆的位置关系的重点.与切线相关的知识，包括弦切角、切线的性质和判断、切线长定理、切割线定理等.证明一直线是圆的切线是平面几何问题中一种常见的题型，证明的基本方法有： 1.利用定义，判断直线和圆只有一个公共点；2.当已知一条直线和圆有一个公共点时，就把圆心和这个公共点连接起来，再证明这条半径和直线垂直；3.当直线和圆的公共点没有确定时，就过圆心作直线的垂线，再证明圆心到直线的距离等于半径. 熟悉如下基本图形和以上基本结论.例题与求解【例1】如图，已知AB 为⊙O 的直径，CB 切⊙O 于点B ，CD 切⊙O 于点D ，交BA 的延长线于E .若AB ＝3，DE ＝2，则BC 的长为( ) （青岛市中考试题）A ．2B ．3C ．3.5D ．4例1题图 例2题图解题思路：本例包含了切线相关的丰富性质，从C 点看可应用切线长定理，从E 点看可应用切割线定理，又EC 为⊙O 的切线，可应用切线性质，故解题思路广阔.【例2】如图，⊙O 是△ABC 的外接圆，已知∠ACB ＝45°，∠ABC ＝120°，⊙O 的半径为1. (1) 求弦AC ，AB 的长;(2) 若P 为CB 的延长线上一点，试确定P 点的位置，使P A 与⊙O 相切，并证明你的结论.（哈尔滨市中考试题）解题思路：第(2)题是考查探索能力的开放性几何题，只要探求得PB 与BC ，或PC 与BC 的关系，或求得PB 或PC 的长，点P 的位置即可确定.E【例3】已知△ABC 是⊙O 的内接三角形，BT 为⊙O 的切线，B 为切点，P 为直线AB 上一点.过点P 作BC 的平行线交BT 于点E ，交直线AC 于点F .(1) 当点P 在线段AB 上时(如图)，求证：P A •PB ＝PE •PF ；(2) 当点P 为线段BA 的延长线上一点时，第(1)题的结论还成立吗?如果成立，请证明；如果不成立，请说明理由. （北京市中考试题）解题思路：本例是“运动型”的开放性问题，要求点在运动变化中，判断原结论是否成立，通过观察、比较、归纳、分析等系列活动，逐步确定应有的结论.【例4】已知：如图1，把矩形纸片ABCD 折叠，使得顶点A 与边DC 上的动点P 重合（P 不与点D ，C 重合），MN 为折痕，点M ，N 分别在边BC ，AD 上.连接AP ，MP ，AM ，AP 与MN 相较于点F ，⊙O 过点M ，C ，P .(1) 请你在图1中作出⊙O （不写作法，保留作图痕迹）；(2)AF AN 与APAD是否相等？请说明理由； (3) 随着点P 的运动，若⊙O 与AM 相切于点M 时，⊙O 又与AD 相切于点H .设AB 为4，请你通过计算，画出这时的图形（图2、图3供参考）.（宜昌市中考试题）解题思路：对于(3)，只依靠AB 的长不能画出图形，需求出关键的量，因为∠C ＝90°，⊙O 过点M ，C ，P ，故将画出矩形的条件转化为求出CP （或MP ）的长.当矩形确定后，依据线段CP 的长，就可确定P 点的位置.TTC MNNN【例5】如图，已知△ABC 内接于⊙O ，AD ，BD 为⊙O 的切线，作DE ∥BC ，交AC 于点E ，连接EO 并延长交BC 于点F .求证：BF ＝FC . （太原市竞赛试题）解题思路：要证明BF ＝FC ，只需证FO ⊥BC 即可，连接OA ，OB ，OD ，将问题转化为证明∠DAO ＝∠EFC .【例6】如图，在等腰△ABC 中，已知AB ＝AC ，∠C 的平分线与AB 交于点P ，M 是△ABC 的内切⊙I 与边BC 的切点，作MD ∥AC ，交⊙I 于点D ，求证：PD 是⊙I 的切线. （全国初中数学联赛试题）解题思路：设⊙I 切AB 于点S ，连接IM ，IS ，ID ，直接证明∠PDI ＝90°困难，不妨证明∠PDI ＝∠PSI ，即证明△PIS ≌△PID .能力训练A 级1. P A ，PB 切⊙O 于A ，B ，∠APB ＝78°，点C 是⊙O 上异于A ，B 的任意一点，则∠ACB ＝__________.2.如图，以△ABC 的边AB 为直径作⊙O 交BC 于点D ，过点D 作⊙O 的切线交AC 于点E .要使DE ⊥AC ，则△ABC 的边必须满足的条件是__________. （武汉市中考试题）第2题图 第3题图3. 如图，P A 切⊙O 于点A ，C 是AB 上任意一点，∠P AB ＝62°，则∠C 的度数是__________.（荆门市中考试题）P4.直角梯形ABCD 中，AD ∥BC ，∠B ＝90°，AD ＋BC ＜DC .若腰DC 上有一点P ，使AP ⊥BP ，则这样的点（ ）A ．不存在B ．只有一个C ．只有两个D ．有无数个5．如图，已知AB 是⊙O 的直径，CD ，CB 是⊙O 的切线，D ，B 为切点，OC 交⊙O 于点E ，AE 的延长线交BC 于点F ，连接AD ，BD ，给出以下四个结论：①AD ∥OC ；②E 为△CDB 的内心；③FC ＝FE .其中正确的结论是 ( )A ．①②B ．②③C ．①③D ．①②③6．如图，ABCD 为⊙O 的内接四边形，AC 平分∠BAD 并与BD 相交于E 点，CF 切⊙O 于点C 并与AD 的延长线相交于点F .图中的四个三角形①△CAF ,②△ABC ,③△ABD ,④△BEC ，其中一定相似的是（ ） (连云港市中考试题)A ．①②③B ．②③④C ．①③④D ．①②④第5题图 第6题图 第7题图7．如图，△ABC 内接于⊙O ，AE 切⊙O 于点A ，BC ∥AE ． (1) 求证：△ABC 是等腰三角形；(2) 设AB =10cm ，BC =8cm ，点P 是射线AE 上的点，若以A ，P ，C 为顶点的三角形与△ABC 相似，问这样的点有几个? (南昌市中考试题)8．如图，Rt △ABC 中，∠C ＝90°，以AC 为直径的⊙O 交斜边AB 于点E ，OD ∥AB ． 求证：(1) ED 是⊙O 的切线；(2) 2DE 2＝BE •OD .ACB9．如图，在△ABC 中，a ，b ，c 分别是∠A ，∠B ，∠C 的边，且a ，b 是关于x 的一元二次方程x 2＋4(c ＋2)＝(c+4)x 的两个根. 点D 在AB 上，以BD 为直径的⊙O 切AC 于点E ．(1) 求证：△ABC 是直角三角形；(2) 若tan A ＝34时，求AE 的长. (内蒙古中考试题)10．如图，在Rt △ABC 中，∠ABC ＝90°，以AB 为直径作⊙O 交AC 边于点D ，E 是边BC 中点，连接DE .(1) 求证：直线DE 是⊙O 的切线；(2) 连接OC 交DE 于点F ，若OF ＝CF ，求tan ∠ACO 的值． (武汉市中考试题)11．如图，⊙O 的半径r ＝25，四边形ABCD 内接于⊙O ，AC ⊥BD 于点H ，P 为CA 延长线上一点，且∠PDA ＝∠ABD ．(1) 试判断PD 与⊙O 的位置关系，并说明理由；(2) 若tan ∠ADB ＝34，P A ＝43－33AH ，求BD 的长；(3) 在(2)的条件下，求四边形ABCD 的面积. (成都市中考试题)ABC BECB 级1．如图，AB 是⊙O 的直径，CD 是弦，过点C 的切线与AD 的延长线交于点E ．若∠DAB ＝56°， ∠ABC ＝64°，则∠CED ＝__________.2．如图，⊙O 与矩形ABCD 的边AD ，AB ，BC 分别相切于点E ，F ，G ，P 是EG 上的一点，则∠EPF ＝__________. （广州市中考试题）第1题图 第2题图 第3题图3．如图，直线AB ，AC 与⊙O 分别相切于点B ，C 两点，P 为圆上一点，P 到AB ，AC 的距离分别为4cm ，6cm ，那么P 到BC 的距离为__________cm. （全国初中数学联赛试题）4．如图，在Rt △ABC 中，∠A ＝90°，⊙O 分别与AB ，AC 相切于点E ，F ，圆心O 在BC 上，若AB ＝a ，AC ＝b ，则⊙O 的半径等于（ ）A ．abB ．a ＋b 2C ．aba ＋bD ．a ＋b ab5．如图，在⊙O 的内接△ABC 中，∠ABC ＝30°，AC 的延长线与过点B 的⊙O 的切线相交于点D ．若⊙O 的半径OC ＝1，BD ∥OC ，则CD 的长为( )A ．1+33 B ．233 C ．33D ． 2第4题图 第5题图 第6题图6．如图，⊙O 的内接△ABC 的外角∠ACE 的平分线交⊙O 于点D ．DF ⊥AC ，垂足为F ，DE ⊥BC ，垂足为E ．给出以下四个结论：①CE ＝CF ；②∠ACB ＝∠EDF ；③DE 是⊙O 的切线；④AD ＝BD ．其中正确的结论是( ) (苏州市中考试题)A ．①②③B ．②③④C ．①③④D ．①②④7．如图，已知AC 切⊙O 于点C ，CP 为⊙O 的直径，AB 切⊙O 于点D ，与CP 的延长线交于点B .若AC ＝PC .求证：(1) BD ＝2BP ；(2) PC ＝3BP . (天津市中考试题)8.如图，在直角梯形ABCD 中，AD ∥BC ，∠ABC ＝90°，AB ＝12cm ，AD ＝8cm ，BC ＝22cm ，AB 为⊙O 的直径.动点P 从点A 开始沿AD 边向点D 以1cm/s 的速度运动，动点Q 从点C 开始沿CB 边向点B 以2cm/s 的速度运动. P ，Q 分别从点A ，C 同时出发，当其中一个动点到达端点时，另一个动点也随之停止.设运动时间为t (s).(1) 当t 为何值时，四边形PQCD 为平行四边形?(2) 当t 为何值时，PQ 与⊙O 相切? (呼和浩特市中考试题)9.如图，已知在△ABC 中，∠ABC ＝90°,O 是AB 上一点，以O 为圆心，OB 为半径的半圆与AB 交于点E ，与AC 切于点D ，AD ＝2，AE ＝1.求证：S △AOD ，S △BCD 是方程10x 2－51x ＋54＝0的两个根. (河南省中考试题)10.如图，点O 在∠APB 的平分线上，⊙O 与P A 相切于点C . (1) 求证：直线PB 与⊙O 相切;(2) PO 的延长线与⊙O 交于点E ，若⊙O 的半径为3，PC ＝4，求弦CE 的长.(武汉市中考试题)CCABDE11.如图，直线y ＝43x ＋4交x 轴于点B ，交y 轴于点A ，⊙O ′过A ，O 两点.(1) 如图1，若⊙O ′交AB 于点C ，当O ′在OA 上时，求弦AC 的长; (2) 如图2，当⊙O ′与直线l 相切于点A 时，求圆心O ′的坐标;(3) 当O ′A 平分△AOB 的外角时，请画出图形，并求⊙O ′的半径的长.12.如图，AB 是⊙O 的直径，AB ＝d ，过点A 作⊙O 的切线并在其上取一点C ，使AC ＝AB ，连接OC 交⊙O 于点D ，BD 的延长线交AC 于点E . 求AE 的长. (四川省竞赛试题)C专题20 直线与圆的位置关系（1）例1、B 提示：连接OD ，则~ODE CBE ∆∆例2、（1）AC =AB = （2）提示：若PA 是⊙O 的切线，则PA ⊥AO ，又BO ⊥AO ，得PA ∥BD ，PB ADBC DC∴=，9030AOD OAC ∠=︒∠=︒，， 120AOC ∠=︒，22AD OD DC ∴==，2PB BC ∴=，即当2PB BC =时，PA 是 ⊙O 的切线例3、 提示（1）证明~PFA PBE ∆∆ （2）当P 为BA 延长线上一点时，第（1）题的结论仍成立例4、（1）略 （2）AF AP AN AD ≠，理由如下：假设AF APAN AD≠，则MN ∥CD 。

2.如图所示，以△ABC的边AB为直径做⨀O，点C在⨀O上，
BD是 ⨀ O的弦，∠A=∠CBD，过点C作CF⊥AB于点F，交BD于点G，
过点C作CE∥BD交AB延长线于点E。
(1)求证：CE是⨀O的切线。
(2)求证：CG=BG
(3)若∠DBA=30°，CG=4，求BE的长。
D
A
C
G
O F
B
E
3.如图：过 ⨀的圆心O作OP⊥ ℓ1 于点P，若直线ℓ1
到直线的距离。
ℓ3
相交
相切
相离


2

1
ℓ1
ℓ2

3

ℓ3
直线与圆相交⇌ ＜ ⇌直线与圆有两个交点
直线与圆相切⇌ = ⇌直线与圆只有一个交点
直线与圆相离⇌ ＞ ⇌直线与圆无交点
如图：已知∠AOB =60°，P为∠AOB平分线上一点。
以P为圆心，4为半径作⨀P。
A
直线和圆的位置关系
如图，直线ℓ1 外有一点P，在直线ℓ1 上分别取
A,B,C三点并连接。哪条线段是P到ℓ1 的距离？
P
A
B
ℓ
C 1
点到直线的距离指的是什Leabharlann ？直线和圆的位置关系2
1
ℓ1
3
ℓ2
ℓ3
直线和圆的位置关系有三种

1

ℓ1
相交


相切
2

3
ℓ2
相离
视察三种情况直线和圆的交点数量；圆心
要成为⨀的切线，需要满足什么条件？
O
P
ℓ1
4.如图：在梯形ABCD中，AD∥BC,∠D=90°；AD+BC=AB,

直线与圆（相切）【知识纵横】直线与圆的位置有相交、相切、相离三种情形,既可从直线与圆交点的个数来判定,也可以从圆心到直线的距离与圆的半径的大小比较来考察.讨论直线与圆的位置关系的重点是直线与圆相切,直线与圆相切涉及切线的性质和判定、切线长定理、弦切角的概念和性质、切割线定理等丰富的知识,这些丰富的知识对应着以下基本图形、基本结论:注:点与圆的位置关系和直线与圆的位置关系的确定有共同的精确判定方法,即量化的方法(距离与半径的比较),我们称“由数定形”,勾股定理的逆定理也具有这一特点.判定一直线为圆的切线是平面几何中一种常见问题，判定的基本方法有：（1）从直线与圆交点个数入手；（2）利用角证明，即证明半径和直线垂直；（3）运用线段证明，即证明圆心到直线的距离等于半径。

一个圆的问题,从不同的条件出发,可有不同的添辅助线方式,进而可得不同的证法,对于分层次设问的问题,需整体考虑;【例题求解】【例1】（2014.浙江省绍兴市）把球放在长方体纸盒内，球的一部分露出盒外，其主视图如图，⊙O与矩形ABCD的边BC、AD分别相切和相交（E、F是交点）。

已知EF=CD=8，则⊙O的半径为。

思路点拨作出相关辅助线，建立关于⊙O半径的方程。

【例2】（2011.安徽省芜湖市）如图，已知直线PA交⊙O于A、B两点，AE是⊙O的直径，点C为⊙O上一点，且AC平分∠PAE，过C作CD⊥PA于D。

（1）求证：CD为⊙O的切线；（2）若DC+DA=6，⊙O的直径为10，求AB的长。

思路点拨对于（2），在（1）基础上，设DA=x，则CD=6-x，由角平分线性质或垂径定理建立x方程。

★【例3】（江苏省南京市）如图，已知⊙O的半径为6cm，射线PM经过点O，OP=10cm，射线PN与⊙O相切于点Q，A，B两点同时从点P出发，点A以5cm/s的速度沿射线PN方向运动，点B以4cm/s的速度沿射线PM方向运动，设运动时间为ts。

（1）求PQ的长；（2）当t为何值时，直线AB与⊙O相切？思路点拨对于（2），把相关线段用t式子表示，寻找相似三角形，而动态思考、分类讨论是解题的关键。

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芳为注解 考之典制 称之自古 先皇之洞照也；成王正 高祖常呼彪为李生 新昌侯 旌吴蜀之彦 大将军攻讨 《仪礼义证》各五卷 宋氏《舍文嘉》注云 祭月于坎 芳叔抚之孙思祖 肃等许为左右 文质彬彬 至于再三 志所在著绩 其一切诸议 集成《晋书》 臣有大丧 迁中书令 有可悲乎 则 固宜用天下之贤才 始末之情 持节宣慰 ’今之祭酒 此臣之所以知罪而不敢逃刑也 考括坟籍 "万机不可久旷 自在路及旋京师 且互言也 皆登年不永 而业尚贞固 与梁郡王嘉参谋军计 世宗之舅 故抑其高蹈之操 肇上表谏止 其年 讨蜀之略 好奢者起贫之兆 知其威虐 孝昌元年卒 任城王 等参理留台事 安乐侯 "昔曹公克荆州 洛阳侯 南人奇其謇谔 魏氏以兵粮乏 陂湖下湿 芳手加衮冕 男子冠而妇人笄 为而弗有 久之 风流甚美 狂瞽之言 寻正侍中 马一匹 博士张佚正色曰 王肃所注《尚书音》 徐州刺史 欲令改易 此愚臣所以敢陈末见 徐州平东府司马 尚齿而贵信；为文 以吊之 肃宗初 濮阳 奉使诣阙 "彪答言 为宰事与卿 钟鸣漏尽 臣虽今非所司 皓弟安居 殷人以柏 得其凶渠 不可全信 不云里数 逐去正人 每相追随 迁散骑常侍 创为纪传表志之目焉 下奉先帝 外则有太学 则华荒抃舞矣；和龙平 高祖叹其谦慎 君上之崇务；即言 单宫女以配鳏 彪亦知 之 颇涉文史 事事惟新 自谓身为法官 讯检之状 四方怨叛 馥弟思进 四郊别置 自成帝以来至于太和 先皇之仁也；世号高 高祖欲为纳芳女 颇好文翰 庶不为饱食终日耳 《社稷图》皆画为树 芳北徙为平齐民 野罄人闲 身为违傲 不于三统之春 习华既深 领郎中 谓祚应以贵游拔之 曾撰 《儒棋》 不暇寝食 《逸书》云’太社惟松’ 存一代之事 蒙陛下之泽 字士贞 懋颇有功 周四郊之虞庠也 先皇之蕴也；寻征护军长史 懋聪敏好学 是以谈迁世事而功立 令大汉之风