北京樱花园中学数学圆 几何综合(培优篇)(Word版 含解析)
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北京樱花园中学数学圆 几何综合(培优篇)(Word 版 含解析)一、初三数学 圆易错题压轴题(难)1.如图①,已知Rt △ABC 中,∠ACB =90°,AC =8,AB =10,点D 是AC 边上一点(不与C 重合),以AD 为直径作⊙O ,过C 作CE 切⊙O 于E ,交AB 于F . (1)若⊙O 半径为2,求线段CE 的长; (2)若AF =BF ,求⊙O 的半径;(3)如图②,若CE =CB ,点B 关于AC 的对称点为点G ,试求G 、E 两点之间的距离.【答案】(1)CE =42;(2)⊙O 的半径为3;(3)G 、E 两点之间的距离为9.6 【解析】 【分析】(1)根据切线的性质得出∠OEC=90°,然后根据勾股定理即可求得; (2)由勾股定理求得BC ,然后通过证得△OEC ∽△BCA ,得到OE OC BC BA =,即8610r r-= 解得即可;(3)证得D 和M 重合,E 和F 重合后,通过证得△GBE ∽△ABC ,GB GEAB AC=,即12108GE =,解得即可. 【详解】解:(1)如图①,连接OE ,∵CE 切⊙O 于E , ∴∠OEC =90°,∵AC=8,⊙O的半径为2,∴OC=6,OE=2,∴CE=2242OC OE-=;(2)设⊙O的半径为r,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=10,AC=8,∴BC=22AB A C-=6,∵AF=BF,∴AF=CF=BF,∴∠ACF=∠CAF,∵CE切⊙O于E,∴∠OEC=90°,∴∠OEC=∠ACB,∴△OEC∽△BCA,∴OE OCBC BA=,即8610r r-=解得r=3,∴⊙O的半径为3;(3)如图②,连接BG,OE,设EG交AC于点M,由对称性可知,CB=CG,∵CE=CG,∴∠EGC=∠GEC,∵CE切⊙O于E,∴∠GEC+∠OEG=90°,∵∠EGC+∠GMC=90°,∴∠OEG=∠GMC,∵∠GMC=∠OME,∴∠OEG=∠OME,∴OM=OE,∴点M和点D重合,∴G、D、E三点在同一直线上,连接AE、BE,∵AD是直径,∴∠AED=90°,即∠AEG=90°,又CE=CB=CG,∴∠BEG=90°,∴∠AEB=∠AEG+∠BEG=180°,∴A、E、B三点在同一条直线上,∴E、F两点重合,∵∠GEB=∠ACB=90°,∠B=∠B,∴△GBE∽△ABC,∴GB GEAB AC=,即12108GE=∴GE=9.6,故G、E两点之间的距离为9.6.【点睛】本题考查了切线的判定,轴的性质,勾股定理的应用以及三角形相似的判定和性质,证得G、D、E三点共线以及A、E、B三点在同一条直线上是解题的关2.如图,在△ABC中,∠C=90°,∠CAB=30°,AB=10,点D在线段AB上,AD=2.点P,Q 以相同的速度从D点同时出发,点P沿DB方向运动,点Q沿DA方向到点A后立刻以原速返回向点B运动.以PQ为直径构造⊙O,过点P作⊙O的切线交折线AC﹣CB于点E,将线段EP绕点E顺时针旋转60°得到EF,过F作FG⊥EP于G,当P运动到点B时,Q也停止运动,设DP=m.(1)当2<m≤8时,AP=,AQ=.(用m的代数式表示)(2)当线段FG长度达到最大时,求m的值;(3)在点P,Q整个运动过程中,①当m为何值时,⊙O与△ABC的一边相切?②直接写出点F所经过的路径长是.(结果保留根号)【答案】(1)2+m,m﹣2;(2)m=5.5;(3)①当m=1或4或10433与△ABC的边相切.②点F 1136572【解析】试题分析:(1)根据题意可得AP =2+m ,AQ =m −2.(2)如图1中在Rt △EFG 中, 30,90EFG A EGF ∠=∠=∠=, 推出3cos30cos30FG EF PE EP =⋅=⋅=,所以当点E 与点C 重合时,PE 的值最大,求出此时EP 的长即可解决问题.(3)①当02t <≤ (Q 在往A 运动)时,如图2中,设O 切AC 于H ,连接OH .当28m <≤(Q 从A 向B 运动)时,则PQ =(2+m )−(m −2)=4,如图3中,设O 切AC 于H .连接OH .如图4中,设O 切BC 于N ,连接ON .分别求解即可.②如图5中,点F 的运动轨迹是F 1→F 2→B .分别求出122F F F B ,即可解决问题. 试题解析:(1)当28m <≤时,AP =2+m ,AQ =m −2. 故答案为2+m ,m −2. (2)如图1中,在Rt △EFG 中, 30,90EFG A EGF ∠=∠=∠=,3cos30cos302FG EF PE EP ∴=⋅=⋅=, ∴当点E 与点C 重合时,PE 的值最大, 易知此时53553AC BC EP AB ⨯⨯=== 3tan30(2)EP AP m =⋅=+ 533(2)m =+ ∴m =5.5(3)①当02t <≤ (Q 在往A 运动)时,如图2中,设O 切AC 于H ,连接OH .则有AD =2DH =2, ∴DH =DQ =1,即m =1.当28m <≤(Q 从A 向B 运动)时,则PQ =(2+m )−(m −2)=4, 如图3中,设O 切AC 于H .连接OH .则AO =2OH =4,AP =4+2=6, ∴2+m =6, ∴m =4. 如图4中,设O 切BC 于N ,连接ON .在Rt △OBN 中, 43sin60OB ON ==4310AO ∴=- 4312AP ∴=-432123m ∴+=-, 4310m ∴=-, 综上所述,当m =1或4或4310-时,O 与△ABC 的边相切。
②如图5中,点F 的运动轨迹是F 1→F 2→B .易知12235353AF CF AC ===,12235311353F F ∴== 60,30FEP PEB ∠=∠=,90FEB ∴∠=,tan EF EP EBF EB EB∴∠==为定值, ∴点F 的第二段的轨迹是线段2BF , 在2Rt BF C 中, 222222535572BF BC F C =+=+=,∴点F 11537.623.四边形ABCD 的对角线交于点E ,有AE =EC ,BE =ED ,以AB 为直径的O 过点E .(1)求证:四边形ABCD 是菱形.(2)若CD 的延长线与圆相切于点F ,已知直径AB =4.求阴影部分的面积.【答案】(1)证明见解析;(2)513π- 【解析】试题分析:(1)先由AE=EC 、BE=ED 可判定四边形为平行四边形,再根据∠AEB=90°可判定该平行四边形为菱形;(2)连接OF ,过点D 作DP ,AB P E EQ AB ⊥⊥于过点作于Q ,分别求出扇形BOE 、△AOE、半圆O 的面积,即可得出答案. 试题解析:(1)AE =EC ,BE =ED∴ABCD 四边形为平行四边形 ∵90AB AEB ∠∴=︒是直径 ∴ABCD 平行四边形是菱形(2)连接OF ,过点D 作DP ,AB P E EQ AB ⊥⊥于过点作于QCF 切O 于点F∴90OFC ∠=︒ ∵ABCD 四边形是菱形,∴,90CD AB BOF OFD DPO ∠∠∠∴===︒ ∴FOPD DP OF ∴=四边形是矩形ABCD 四边形是菱形,AB AD ∴=∵11,3022OF AB DP AD DAB ∠=∴=∴=︒ ∴ABCD 四边形是菱形∴1152CAB DAB ∠=∠=︒ ∴180215150AOE ∠=︒-⨯︒=︒ ∴3090EOB EQO ∠∠=︒=︒∴112EQ OE==21502360 S阴影π⨯∴=-15211 23π⨯⨯=-点睛:本题主要考查菱形的判定即矩形的判定与性质、切线的性质,熟练掌握其判定与性质并结合题意加以灵活运用是解题的关键.4.如图①、②、③是两个半径都等于2的⊙O1和⊙O2,由重合状态沿水平方向运动到互相外切过程中的三个位置,⊙O1和⊙O2相交于A、B两点,分别连结O1A、O1B、O2A、O2B和AB.(1)如图②,当∠AO1B=120°时,求两圆重叠部分图形的周长l;(2)设∠AO1B的度数为x,两圆重叠部分图形的周长为y,求y关于x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;(3)在(2)中,当重叠部分图形的周长时,则线段O2A所在的直线与⊙O1有何位置关系?请说明理由.除此之外,它们是否还有其它的位置关系?如果有,请直接写出其它位置关系时的x的取值范围.【答案】(1)83π(2)(0≤x≤180)(3)O2A与⊙O1相切;当0≤x≤90和0≤x≤180时,线段O2A所在的直线与⊙O1相交【解析】试题分析:(1)解法一、依对称性得,∠AO2B=∠AO1B=120°, ∴解法二、∵O1A=O1B=O2A=O2B∴AO1BO2是菱形∴∠AO2B=∠AO1B=120°∴l=2׈A=(2)∵由(1)知,菱形AO1BO2中∠AO2B=∠AO1B=x度,∴重叠图形的周长, 即(0≤x≤180)(3) 当时,线段O2A所在的直线与⊙O1相切!理由如下:∵,由(2)可知:,解之x=90度∴AO1B=90°,因此菱形AO1BO2是正方形,∴O1AO2=90°,即O2A⊥O1A,而O1A是⊙O1的半径,且A为半径之外端;∴O2A与⊙O1相切.还有如下位置关系:当0≤x≤90和0≤x≤180时,线段O2A所在的直线与⊙O1相交考点:直线与圆的位置关系点评:本题主要考查直线与圆的位置关系,掌握判定直线与圆的位置关系是解本题的关键,会求函数的解析式,本题难度比较大5.如图1,△ABC内接于⊙O,直径AD交BC于点E,延长AD至点F,使DF=2OD,连接FC并延长交过点A的切线于点G,且满足AG∥BC,连接OC,若cos∠BAC=13,BC=8.(1)求证:CF是⊙O的切线;(2)求⊙O的半径OC;(3)如图2,⊙O的弦AH经过半径OC的中点F,连结BH交弦CD于点M,连结FM,试求出FM的长和△AOF的面积.【答案】(1)见解析;(2)32332232【解析】【分析】(1)由DF=2OD,得到OF=3OD=3OC,求得13OE OCOC OF==,推出△COE∽△FOE,根据相似三角形的性质得到∠OCF=∠DEC=90°,于是得到CF是⊙O的切线;(2)利用三角函数值,设OE=x,OC=3x,得到CE=3,根据勾股定理即可得到答案;(3)连接BD,根据圆周角定理得到角相等,然后证明△AOF∽△BDM,由相似三角形的性质,得到FM为中位线,即可求出FM的长度,由相似三角形的性质,以及中线分三角形的面积为两半,即可求出面积.【详解】解:(1)∵DF=2OD,∴OF=3OD=3OC,∴13 OE OCOC OF==,∵∠COE=∠FOC,∴△COE ∽△FOE , ∴∠OCF =∠DEC =90°, ∴CF 是⊙O 的切线; (2)∵∠COD =∠BAC , ∴cos ∠BAC =cos ∠COE =13OE OC =, ∴设OE =x ,OC =3x , ∵BC =8, ∴CE =4, ∵CE ⊥AD , ∴OE 2+CE 2=OC 2, ∴x 2+42=9x 2,∴x =2(负值已舍去), ∴OC =3x =32, ∴⊙O 的半径OC 为32; (3)如图,连结BD ,由圆周角定理,则∠OAF=∠DBM ,2AOF ADC ∠=∠, ∵BC ⊥AD , ∴AC AB =, ∴∠ADC=∠ADB ,∴2AOF ADC BDM ∠=∠=∠, ∴△AOF ∽△BDM ; ∵点F 是OC 的中点, ∴AO :OF=BD :DM=2, 又∵BD=DC , ∴DM=CM , ∴FM 为中位线, ∴322, ∴S △AOF : S △BDM =(326 2 34=;∵111118(322)42 22222BDM BCDS S BC DE∆∆==⨯•=⨯⨯⨯-=;∴S△AOF=3424⨯=32;【点睛】本题考查了圆的综合问题,圆周角定理,切线的判定和性质,相似三角形的判定和性质,利用勾股定理求边长,以及三角形中线的性质,解题的关键是熟练掌握所学的定理和性质,运用属性结合的思想进行解题.6.如图,四边形ABCD内接于⊙O,AC为直径,AC和BD交于点E,AB=BC.(1)求∠ADB的度数;(2)过B作AD的平行线,交AC于F,试判断线段EA,CF,EF之间满足的等量关系,并说明理由;(3)在(2)条件下过E,F分别作AB,BC的垂线,垂足分别为G,H,连接GH,交BO 于M,若AG=3,S四边形AGMO:S四边形CHMO=8:9,求⊙O的半径.【答案】(1)45°;(2)EA2+CF2=EF2,理由见解析;(3)2【解析】【分析】(1)由直径所对的圆周角为直角及等腰三角形的性质和互余关系可得答案;(2)线段EA,CF,EF之间满足的等量关系为:EA2+CF2=EF2.如图2,设∠ABE=α,∠CBF=β,先证明α+β=45°,再过B作BN⊥BE,使BN=BE,连接NC,判定△AEB≌△CNB (SAS)、△BFE≌△BFN(SAS),然后在Rt△NFC中,由勾股定理得:CF2+CN2=NF2,将相关线段代入即可得出结论;(3)如图3,延长GE,HF交于K,由(2)知EA2+CF2=EF2,变形推得S△ABC=S矩形BGKH,S△BGM=S四边形COMH,S△BMH=S四边形AGMO,结合已知条件S四边形AGMO:S四边形CHMO=8:9,设BG=9k,BH=8k,则CH=3+k,求得AE的长,用含k的式子表示出CF和EF,将它们代入EA2+CF2=EF2,解得k的值,则可求得答案.【详解】解:(1)如图1,∵AC为直径,∴∠ABC=90°,∴∠ACB+∠BAC=90°,∵AB=BC,∴∠ACB=∠BAC=45°,∴∠ADB=∠ACB=45°;(2)线段EA,CF,EF之间满足的等量关系为:EA2+CF2=EF2.理由如下:如图2,设∠ABE=α,∠CBF=β,∵AD∥BF,∴∠EBF=∠ADB=45°,又∠ABC=90°,∴α+β=45°,过B作BN⊥BE,使BN=BE,连接NC,∵AB=CB,∠ABE=∠CBN,BE=BN,∴△AEB≌△CNB(SAS),∴AE=CN,∠BCN=∠BAE=45°,∴∠FCN=90°.∵∠FBN=α+β=∠FBE,BE=BN,BF=BF,∴△BFE≌△BFN(SAS),∴EF=FN,∵在Rt△NFC中,CF2+CN2=NF2,∴EA2+CF2=EF2;(3)如图3,延长GE,HF交于K,由(2)知EA 2+CF 2=EF 2,∴12EA 2+12CF 2=12EF 2, ∴S △AGE +S △CFH =S △EFK ,∴S △AGE +S △CFH +S 五边形BGEFH =S △EFK +S 五边形BGEFH ,即S △ABC =S 矩形BGKH ,∴12S △ABC =12S 矩形BGKH , ∴S △GBH =S △ABO =S △CBO ,∴S △BGM =S 四边形COMH ,S △BMH =S 四边形AGMO ,∵S 四边形AGMO :S 四边形CHMO =8:9,∴S △BMH :S △BGM =8:9,∵BM 平分∠GBH ,∴BG :BH =9:8,设BG =9k ,BH =8k ,∴CH =3+k ,∵AG =3,∴AE =2,∴CF 2(k+3),EF 2(8k ﹣3),∵EA 2+CF 2=EF 2, ∴222(32)2(3)]2(83)]k k ++=-,整理得:7k 2﹣6k ﹣1=0,解得:k 1=﹣17(舍去),k 2=1. ∴AB =12,∴AO =22AB =2, ∴⊙O 的半径为2.【点睛】本题属于圆的综合题,考查了圆的相关性质及定理、全等三角形的判定与性质、多边形的面积公式、勾股定理及解一元二次方程等知识点,熟练运用相关性质及定理是解题的关键.7.已知:ABC 内接于O ,过点B 作O 的切线,交CA 的延长线于点D ,连接OB .(1)如图1,求证:DAB DBC ∠=∠;(2)如图2,过点D 作DM AB ⊥于点M ,连接AO ,交BC 于点N ,BM AM AD =+,求证:BN CN =;(3)如图3,在(2)的条件下,点E 为O 上一点,过点E 的切线交DB 的延长线于点P ,连接CE ,交AO 的延长线于点Q ,连接PQ ,PQ OQ ⊥,点F 为AN 上一点,连接CF ,若90DCF CDB ∠+∠=︒,tan 2ECF ∠=,12ON OQ =,10PQ OQ +=求CF 的长.【答案】(1)详见解析;(2)详见解析;(3)10=CF【解析】【分析】(1)延长BO 交O 于G ,连接CG ,根据切线的性质可得可证∠DBC +∠CBG=90°,然后根据直径所对的圆周角是直角可证∠CBG +∠G=90°,再根据圆的内接四边形的性质可得∠DAB=∠G ,从而证出结论;(2)在MB 上截取一点H ,使AM=MH ,连接DH ,根据垂直平分线性质可得DH=AD ,再根据等边对等角可得∠DHA=∠DAH ,然后根据等边对等角和三角形外角的性质证出∠ABC=∠C ,可得AB=AC ,再根据垂直平分线的判定可得AO 垂直平分BC ,从而证出结论;(3)延长CF 交BD 于M ,延长BO 交CQ 于G ,连接OE ,证出tan ∠BGE=tan ∠ECF=2,然后利用AAS 证出△CFN ≌△BON ,可设CF=BO=r ,ON=FN=a ,则OE=r ,根据锐角三角函数和相似三角形即可证出四边形OBPE 为正方形,利用r 和a 表示出各线段,最后根据10PQ OQ +=a 和CF .【详解】解:(1)延长BO 交O 于G ,连接CG∵BD 是O 的切线∴∠OBD=90°∴∠DBC +∠CBG=90°∵BG 为直径∴∠BCG=90°∴∠CBG +∠G=90°∴∠DBC=∠G∵四边形ABGC 为O 的内接四边形∴∠DAB=∠G∴∠DAB=∠DBC(2)在MB 上截取一点H ,使AM=MH ,连接DH∴DM 垂直平分AH∴DH=AD∴∠DHA=∠DAH∵BM AM AD =+,=+BM MH BH∴AD=BH∴DH=BH∴∠HDB=∠HBD∴∠DHA=∠HDB +∠HBD=2∠HBD由(1)知∠DAB=∠DBC∴∠DHA=∠DAB=∠DBC∴∠DBC =2∠HBD∵∠DBC =∠HBD +∠ABC∴∠HBD=∠ABC ,∠DBC=2∠ABC∴∠DAB=2∠ABC∵∠DAB=∠ABC +∠C∴∠ABC=∠C∴AB=AC∴点A 在BC 的垂直平分线上∵点O 也在BC 的垂直平分线上∴AO 垂直平分BC∴BN CN =(3)延长CF 交BD 于M ,延长BO 交CQ 于G ,连接OE ,∵90DCF CDB ∠+∠=︒∴∠DMC=90°∵∠OBD=90°∴∠DMC=∠OBD∴CF ∥OB∴∠BGE=∠ECF ,∠CFN=∠BON ,∴tan ∠BGE=tan ∠ECF=2由(2)知OA 垂直平分BC∴∠CNF=∠BNO=90°,BN=CN∴△CFN ≌△BON∴CF=BO ,ON=FN ,设CF=BO=r ,ON=FN=a ,则OE=r∵12ON OQ = ∴OQ=2a∵CF ∥OB∴△QGO ∽△QCF∴=OG QO CF QF 即2122==++OG a r a a a ∴OG=12r 过点O 作OE ′⊥BG ,交PE 于E ′∴OE ′=OG ·tan ∠BGE=r=OE∴点E ′与点E 重合∴∠EOG=90°∴∠BOE=90°∵PB 和PE 是圆O 的切线∴∠OBP=∠OEP=∠BOE=90°,OB=OE=r∴四边形OBPE 为正方形∴∠BOE=90°,PE=OB=r∴∠BCE=12∠BOE==45° ∴△NQC 为等腰直角三角形∴NC=NQ=3a ,∴BC=2NC=6a在Rt △CFN 中,=∵PQ OQ ⊥∴PQ ∥BC∴∠PQE=∠BCG∵PE ∥BG∴∠PEQ=∠BGC∴△PQE ∽△BCG ∴=PQ PE BC BG即126=+PQ r r a r 解得:PQ=4a∵PQ OQ +=∴4a +2a=解得:∴=10【点睛】此题考查的是圆的综合大题,难度较大,掌握圆的相关性质、相似三角形的判定及性质、锐角三角函数、勾股定理、全等三角形的判定及性质、等腰三角形的判定及性质、正方形的判定及性质是解决此题的关键.8.(1)如图1,A 是⊙O 上一动点,P 是⊙O 外一点,在图中作出PA 最小时的点A . (2)如图2,Rt △ABC 中,∠C =90°,AC =8,BC =6,以点C 为圆心的⊙C 的半径是3.6,Q 是⊙C 上一动点,在线段AB 上确定点P 的位置,使PQ 的长最小,并求出其最小值. (3)如图3,矩形ABCD 中,AB =6,BC =9,以D 为圆心,3为半径作⊙D ,E 为⊙D 上一动点,连接AE ,以AE 为直角边作Rt △AEF ,∠EAF =90°,tan ∠AEF =13,试探究四边形ADCF 的面积是否有最大或最小值,如果有,请求出最大或最小值,否则,请说明理由.【答案】(1)作图见解析;(2)PQ 长最短是1.2;(3)四边形ADCF 面积最大值是813132+,最小值是813132-. 【解析】【分析】(1)连接线段OP 交⊙C 于A ,点A 即为所求;(2)过C 作CP ⊥AB 于Q ,P ,交⊙C 于Q ,这时PQ 最短,根据勾股定理以及三角形的面积公式即可求出其最小值;(3)△ACF 的面积有最大和最小值,取AB 的中点G ,连接FG ,DE ,证明△FAG ~△EAD ,进而证明点F 在以G 为圆心1为半径的圆上运动,过G 作GH ⊥AC 于H ,交⊙G 于F 1,GH 反向延长线交⊙G 于F 2,①当F 在F 1时,△ACF 面积最小,分别求出△ACD 的面积和△ACF 的面积的最小值即可得出四边形ADCF 的面积的最小值;②当F 在F 2时,四边形ADCF 的面积有最大值,在⊙G 上任取异于点F 2的点P ,作PM ⊥AC 于M ,作GN ⊥PM 于N ,利用矩形的判定与性质以及三角形的面积公式即可得出得出四边形ADCF 的面积的最大值.【详解】解:(1)连接线段OP 交⊙C 于A ,点A 即为所求,如图1所示;(2)过C 作CP ⊥AB 于Q ,P ,交⊙C 于Q ,这时PQ 最短.理由:分别在线段AB ,⊙C 上任取点P ',点Q ',连接P ',Q ',CQ ',如图2,由于CP ⊥AB ,根据垂线段最短,CP ≤CQ '+P 'Q ', ∴CO +PQ ≤CQ '+P 'Q ',又∵CQ =CQ ',∴PQ <P 'Q ',即PQ 最短.在Rt △ABC 中22228610AB AC BC =+=+=,1122ABC S AC BC AB CP ∆=•=•, ∴68 4.810AC BC CP AB •⨯===, ∴PQ =CP ﹣CQ =6.8﹣3.6=1.2,∴22226 4.8 3.6BP BC CP -=-=. 当P 在点B 左侧3.6米处时,PQ 长最短是1.2.(3)△ACF 的面积有最大和最小值.如图3,取AB 的中点G ,连接FG ,DE .∵∠EAF =90°,1tan 3AEF ∠=, ∴13AF AE = ∵AB =6,AG =GB ,∴AC =GB =3,又∵AD =9, ∴3193AG AD ==, ∴DAF AE AG A = ∵∠BAD =∠B =∠EAF =90°,∴∠FAG =∠EAD ,∴△FAG ~△EAD ,∴13FG AF DE AE ==, ∵DE =3,∴FG =1,∴点F 在以G 为圆心1为半径的圆上运动,连接AC ,则△ACD 的面积=692722CD AD ⨯=⨯=, 过G 作GH ⊥AC 于H ,交⊙G 于F 1,GH 反向延长线交⊙G 于F 2,①当F 在F 1时,△ACF 面积最小.理由:由(2)知,当F 在F 1时,F 1H 最短,这时△ACF 的边AC 上的高最小,所以△ACF 面积有最小值,在Rt △ABC 中,222269313AC AB BC =+=+=∴313sin 313BC BAC AC ∠=== 在Rt △ACH 中,313913sin 3GH AG BAC =•∠== ∴11913113F H GH GF =-=-, ∴△ACF 面积有最小值是:11191327313313(1)22AC F H -•=⨯-=; ∴四边形ADCF 面积最小值是:273138131327--+=; ②当F 在F 2时,F 2H 最大理由:在⊙G 上任取异于点F 2的点P ,作PM ⊥AC 于M ,作GN ⊥PM 于N ,连接PG ,则四边形GHMN 是矩形,∴GH =MN ,在Rt △GNP 中,∠NGF 2=90°,∴PG >PN ,又∵F 2G =PG ,∴F 2G +GH >PN +MN ,即F 2H >PM ,∴F 2H 是△ACF 的边AC 上的最大高,∴面积有最大值,∵229131F H GH GF =+=+, ∴△ACF 面积有最大值是21191327313313(1)22132AC F H +•=⨯+=;∴四边形ADCF面积最大值是2731381313 2722+++=;综上所述,四边形ADCF面积最大值是81313+,最小值是81313-.【点睛】本题为圆的综合题,考查了矩形,圆,相似三角形的判定和性质,两点之间线段最短等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造相似三角形解决问题,属于中考填空题中的压轴题.9.△ABC内接于⊙O,AB=AC,BD⊥AC,垂足为点D,交⊙O于点E,连接AE.(1)如图1,求证:∠BAC=2∠CAE;(2)如图2,射线AO交线段BD于点F,交BC边于点G,连接CE,求证:BF=CE;(3)如图3,在(2)的条件下,连接CO并延长,交线段BD于点H,交⊙O于点M,连接FM,交AB边于点N,若BH=DH,四边形BHOG的面积为2,求线段MN的长.【答案】(1)见详解;(2)见详解;(3)6MN=【解析】【分析】(1)先依据等腰三角形的性质和三角形的内角和定理证明∠BAC+2∠C=180°,然后得到2∠CAE+2∠E=180°,然后根据同弧所对的圆周角相等得到∠E=∠C,即可得到结论;(2)连接OB、OC.先依据SSS证明△ABO≌△ACO,从而得到∠BAO=∠CAO,然后在依据ASA证明△ABF≌△ACE,最后根据全等三角形的性质可证明BF=CE;(3)连接HG、BM.由三线合一的性质证明BG=CG,从而得到HG是△BCD的中位线,则∠FHO=∠AFD=∠HFO,于是可得到HO=OF,然后得到∠OGH=∠OHG,从而得到OH=OG,则OF=OG,接下来证明四边形MFGB是矩形,然后由MF∥BC证明△MFH∽△CBH,从而可证明HF=FD.接下来再证明△ADF≌△GHF,由全等三角形的性质的到AF=FG,然后再证明△MNB≌△NAF,于是得到MN=NF.设S△OHF=S△OHG=a,则S△FHG=2a,S△BHG=4a,然后由S四边形BHOG2,可求得2,设HF=x,则BH=2x,然后证明△GFH∽△BFG,由相似三角形的性质可得到2x,然后依据S△BHG=122,可求得x=2,故此可得到HB、GH的长,然后依据勾股定理可求得BG的长,于是容易求得MN的长.【详解】解:(1)∵AB=AC,∴∠ABC=∠ACB.∴∠BAC+2∠C=180°.∵BD⊥AC,∴∠ADE=90°.∴∠E+∠CAE=90°.∴2∠CAE+2∠E=180°.∵∠E=∠ACB,∴2∠CAE+2∠ACB=180°.∴∠BAC=2∠CAE.(2)连接OB、OC.∵AB=AC,AO=AO,OB=OC,∴△ABO≌△ACO.∴∠BAO=∠CAO.∵∠BAC=2∠CAE,∴∠BAO=∠CAE.在△ABF和△ACE中,ABF ACEAB ACBAF CAE∠=∠⎧⎪=⎨⎪∠=∠⎩,∴△ABF≌△ACE.∴BF=CE.(3)连接HG、BM.∵AB=AC,∠BAO=∠CAO,∴AG⊥BC,BG=CG.∵BH=DH ,∴HG 是△BCD 的中位线.∴HG ∥CD .∴∠GHF=∠CDE=90°.∵OA=OC ,∴∠OAC=∠OCA .∵∠OAC+∠AFD=90°,∠OCA+∠FHO=90°,∴∠FHO=∠AFD=∠HFO .∴HO=OF .∵∠HFO+∠OGH=90°,∠OHF+∠OHG=90°,∴∠OGH=∠OHG .∴OH=OG .∴OF=OG .∵OM=OC ,∴四边形MFCG 是平行四边形.又∵MC 是圆O 的直径,∴∠CBM=90°.∴四边形MFGB 是矩形.∴MB=FG ,∠FMB=∠AFN=90°.∵MF ∥BC ,∴△MFH ∽△CBH . ∴12HF MF BH CB ==. ∴HF :HD=1:2.∴HF=FD . 在△ADF 和△GHF 中,AFD GFH ADF GHF FH FD ∠=∠⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩,∴△ADF ≌△GHF .∴AF=FG .∴MB=AF .在△MNB 和△NAF 中,90BMF AFN ANF BNM MB AF ∠=∠=︒⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩,∴△MNB ≌△NAF .∴MN=NF .设S△OHF=S△OHG=a,则S△FHG=2a,S△BHG=4a,∴S四边形BHOG=5a=52.∴a=2.设HF=x,则BH=2x.∵∠HHG=∠GFB,∠GHF=∠FGB,∴△GFH∽△BFG.∴HF GHHG BH=,即2x HGHG x=.∴HG=2x.∴S△BHG=12BH•HG=12×2x•2x=42,解得:x=2.∴HB=4,GH=22.由勾股定理可知:BG=26.∴MF=26.∴MN=NF=6.【点睛】本题主要考查的是圆的综合应用,解答本题主要应用了圆周角定理、全等三角形的性质和判定、相似三角形的性质和判断、勾股定理的应用、矩形的性质和判定,找出图中相似三角形和全等三角形是解题的关键.10.如图,已知AB是⊙O的直径,C是⊙O上一点(不与A、B重合),D为的AC中点,过点D作弦DE⊥AB于F,P是BA延长线上一点,且∠PEA=∠B.(1)求证:PE是⊙O的切线;(2)连接CA与DE相交于点G,CA的延长线交PE于H,求证:HE=HG;(3)若tan∠P=512,试求AHAG的值.【答案】(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3)1310 AHAG=.【解析】【分析】(1)连接OE,由圆周角定理证得∠EAB+∠B=90°,可得出∠OAE=∠AEO,则∠PEA+∠AEO=90°,即∠PEO=90°,则结论得证;(2)连接OD,证得∠AOD=∠AGF,∠B=∠AEF,可得出∠PEF=2∠B,∠AOD=2∠B,可证得∠PEF=∠AOD=∠AGF,则结论得证;(3)可得出tan∠P=tan∠ODF=512OFDF=,设OF=5x,则DF=12x,求出AE,BE,得出23AEBE=,证明△PEA∽△PBE,得出23PAPE=,过点H作HK⊥PA于点K,证明∠P=∠PAH,得出PH=AH,设HK=5a,PK=12a,得出PH=13a,可得出AH=13a,AG=10a,则可得出答案.【详解】解:(1)证明:如图1,连接OE,∵AB是⊙O的直径,∴∠AEB=90°,∴∠EAB+∠B=90°,∵OA=OE,∴∠OAE=∠AEO,∴∠B+∠AEO=90°,∵∠PEA=∠B,∴∠PEA+∠AEO=90°,∴∠PEO=90°,又∵OE为半径,∴PE是⊙O的切线;(2)如图2,连接OD,∵D为AC的中点,∴OD⊥AC,设垂足为M,∴∠AMO=90°,∵DE⊥AB,∴∠AFD=90°,∴∠AOD+∠OAM=∠OAM+∠AGF=90°,∴∠AOD=∠AGF,∵∠AEB=∠EFB=90°,∴∠B=∠AEF,∵∠PEA=∠B,∴∠PEF=2∠B,∵DE⊥AB,∴AE AD=,∴∠AOD=2∠B,∴∠PEF=∠AOD=∠AGF,∴HE=HG;(3)解:如图3,∵∠PEF=∠AOD,∠PFE=∠DFO,∴∠P=∠ODF,∴tan∠P=tan∠ODF=512 OFDF=,设OF=5x,则DF=12x,∴OD22OF DF+13x,∴BF=OF+OB=5x+13x=18x,AF=OA﹣OF=13x﹣5x=8x,∵DE⊥OA,∴EF=DF=12x,∴AE22AF EF+13,BE22EF BF+13,∵∠PEA=∠B,∠EPA=∠BPE,∴△PEA∽△PBE,∴41323613PA AEPE BE===,∵∠P+∠PEF=∠FAG+∠AGF=90°,∴∠HEG=∠HGE,∴∠P=∠FAG,又∵∠FAG=∠PAH,∴∠P=∠PAH,∴PH=AH,过点H作HK⊥PA于点K,∴PK=AK,∴13 PKPE=,∵tan∠P=5 12,设HK=5a,PK=12a,∴PH=13a,∴AH=13a,PE=36a,∴HE=HG=36a﹣13a=23a,∴AG=GH﹣AH=23a﹣13a=10a,∴13131010 AH aAG a==.【点睛】本题是圆的综合题,考查了垂径定理,圆周角定理,相似三角形的判定和性质,切线的判定,解直角三角形,勾股定理,等腰三角形的性质等知识,掌握相似三角形的判定定和性质定理及方程思想是解题的关键.。