人教【数学】数学圆的综合的专项培优 易错 难题练习题含详细答案
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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,⊙A过▱OBCD的三顶点O、D、C,边OB与⊙A相切于点O,边BC与⊙O相交于点H,射线OA交边CD于点E,交⊙A于点F,点P在射线OA上,且∠PCD=2∠DOF,以O为原点,OP所在的直线为x轴建立平面直角坐标系,点B的坐标为(0,﹣2).(1)若∠BOH=30°,求点H的坐标;(2)求证:直线PC是⊙A的切线;(3)若OD=10,求⊙A的半径.【答案】(1)(132)详见解析;(3)5 3 .【解析】【分析】(1)先判断出OH=OB=2,利用三角函数求出MH,OM,即可得出结论;(2)先判断出∠PCD=∠DAE,进而判断出∠PCD=∠CAE,即可得出结论;(3)先求出OE═3,进而用勾股定理建立方程,r2-(3-r)2=1,即可得出结论.【详解】(1)解:如图,过点H作HM⊥y轴,垂足为M.∵四边形OBCD是平行四边形,∴∠B=∠ODC∵四边形OHCD是圆内接四边形∴∠OHB=∠ODC∴∠OHB=∠B∴OH=OB=2∴在Rt△OMH中,∵∠BOH=30°,∴MH=12OH=1,33∴点H的坐标为(13(2)连接AC.∵OA=AD,∴∠DOF=∠ADO∴∠DAE=2∠DOF∵∠PCD=2∠DOF,∴∠PCD=∠DAE∵OB与⊙O相切于点A∴OB⊥OF∵OB∥CD∴CD⊥AF∴∠DAE=∠CAE∴∠PCD=∠CAE∴∠PCA=∠PCD+∠ACE=∠CAE+∠ACE=90°∴直线PC是⊙A的切线;(3)解:⊙O的半径为r.在Rt△OED中,DE=12CD=12OB=1,OD=10,∴OE═3∵OA=AD=r,AE=3﹣r.在Rt△DEA中,根据勾股定理得,r2﹣(3﹣r)2=1解得r=53.【点睛】此题是圆的综合题,主要考查了平行四边形的性质,圆内接四边形的性质,勾股定理,切线的性质和判定,构造直角三角形是解本题的关键.2.如图,已知△ABC中,AC=BC,以BC为直径的⊙O交AB于E,过点E作EG⊥AC于G,交BC的延长线于F.(1)求证:AE=BE;(2)求证:FE是⊙O的切线;(3)若FE=4,FC=2,求⊙O的半径及CG的长.【答案】(1)详见解析;(2)详见解析;(3).【解析】(1)证明:连接CE ,如图1所示:∵BC 是直径,∴∠BEC =90°,∴CE ⊥AB ;又∵AC =BC ,∴AE =BE .(2)证明:连接OE ,如图2所示:∵BE =AE ,OB =OC ,∴OE 是△ABC 的中位线,∴OE ∥AC ,AC =2OE =6.又∵EG ⊥AC ,∴FE ⊥OE ,∴FE 是⊙O 的切线.(3)解:∵EF 是⊙O 的切线,∴FE 2=FC •FB .设FC =x ,则有2FB =16,∴FB =8,∴BC =FB ﹣FC =8﹣2=6,∴OB =OC =3,即⊙O 的半径为3;∴OE =3.∵OE ∥AC ,∴△FCG ∽△FOE ,∴ ,即 ,解得:CG = .点睛:本题利用了等腰三角形三线合一定理,三角形中位线的判定,切割线定理,以及勾股定理,还有平行线分线段成比例定理,切线的判定等知识.3.如图,AB 为⊙O 的直径,点E 在⊙O 上,过点E 的切线与AB 的延长线交于点D ,连接BE ,过点O 作BE 的平行线,交⊙O 于点F ,交切线于点C ,连接AC(1)求证:AC 是⊙O 的切线;(2)连接EF ,当∠D= °时,四边形FOBE 是菱形.【答案】(1)见解析;(2)30.【解析】【分析】(1)由等角的转换证明出OCA OCE ∆∆≌,根据圆的位置关系证得AC 是⊙O 的切线. (2)根据四边形FOBE 是菱形,得到OF=OB=BF=EF ,得证OBE ∆为等边三角形,而得出60BOE ∠=︒,根据三角形内角和即可求出答案.【详解】(1)证明:∵CD 与⊙O 相切于点E ,∴OE CD ⊥,∴90CEO ∠=︒,又∵OC BE ,∴COE OEB ∠=∠,∠OBE=∠COA∵OE=OB ,∴OEB OBE ∠=∠,∴COE COA ∠=∠,又∵OC=OC ,OA=OE ,∴OCA OCE SAS ∆∆≌(), ∴90CAO CEO ∠=∠=︒,又∵AB 为⊙O 的直径,∴AC 为⊙O 的切线;(2)解:∵四边形FOBE 是菱形,∴OF=OB=BF=EF ,∴OE=OB=BE ,∴OBE ∆为等边三角形,∴60BOE ∠=︒,而OE CD ⊥,∴30D ∠=︒.故答案为30.【点睛】本题主要考查与圆有关的位置关系和圆中的计算问题,熟练掌握圆的性质是本题的解题关键.4.如图,在△ABC 中,AB =AC ,以AB 为直径作⊙O ,⊙O 交BC 于点D ,交CA 的延长线于点E .过点D 作DF ⊥AC ,垂足为F .(1)求证:DF 为⊙O 的切线;(2)若AB =4,∠C =30°,求劣弧BE 的长.【答案】(1)证明见解析(2)43π 【解析】分析:(1)连接AD 、OD ,根据直径所对的圆周角为直角,可得∠ADB=90°,然后根据等腰三角形的性质求出BD=CD ,再根据中位线的性质求出OD ⊥DF ,进而根据切线的判定证明即可;(2)连接OE ,根据三角形的外角求出∠BAE 的度数,然后根据圆周角定理求出∠BOE 的度数,根据弧长公式求解即可.详解:(1)连接AD、OD.∵AB是直径,∴∠ADB=90°.∵AB=AC,∴BD=CD,又∵OA=OB,∴OD是△ABC的中位线,∴OD∥AC,∵DF⊥AC,∴OD⊥DF即∠ODF=90°.∴DF为⊙O的切线;(2)连接OE.∵AB=AC,∴∠B=∠C=30°,∴∠BAE=60°,∵∠BOE=2∠BAE,∴∠BOE=120°,∴=·4π=π.点睛:本题是圆的综合题,考查了等腰三角形的性质和判定、切线的性质和判定、三角形的中位线、圆周角定理,灵活添加辅助线是解题关键.5.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)4【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.6.如图,O 是△ABC 的内心,BO 的延长线和△ABC 的外接圆相交于D ,连结DC 、DA 、OA 、OC ,四边形OADC 为平行四边形.(1)求证:△BOC ≌△CDA .(2)若AB =2,求阴影部分的面积.【答案】(1)证明见解析;(2)433π-. 【解析】 分析: (1)根据内心性质得∠1=∠2,∠3=∠4,则AD=CD ,于是可判断四边形OADC 为菱形,则BD 垂直平分AC ,∠4=∠5=∠6,易得OA=OC ,∠2=∠3,所以OB=OC ,可判断点O 为△ABC 的外心,则可判断△ABC 为等边三角形,所以∠AOB=∠BOC=∠AOC=120°,BC=AC ,再根据平行四边形的性质得∠ADC=∠AOC=120°,AD=OC ,CD=OA=OB ,则根据“SAS”证明△BOC ≌△CDA ;(2)作OH ⊥AB 于H ,如图,根据等腰三角形的性质和三角形内角和定理得到∠BOH=30°,根据垂径定理得到BH=AH=12AB=1,再利用含30度的直角三角形三边的关系得到OH=3BH=3,OB=2OH=23,然后根据三角形面积公式和扇形面积公式,利用S 阴影部分=S 扇形AOB-S △AOB 进行计算即可.详解:(1)证明:∵O 是△ABC 的内心,∴∠2=∠3,∠5=∠6,∵∠1=∠2,∴∠1=∠3,由AD ∥CO ,AD =CO ,∴∠4=∠6,∴△BOC ≌△CDA (AAS )(2)由(1)得,BC =AC ,∠3=∠4=∠6,∴∠ABC =∠ACB∴AB =AC∴△ABC 是等边三角形∴O 是△ABC 的内心也是外心∴OA =OB =OC设E 为BD 与AC 的交点,BE 垂直平分AC .在Rt △OCE 中,CE=12AC=12AB=1,∠OCE=30°, ∴OA=OB=OC=23 ∵∠AOC=120°,∴=AOB AOB S S S-阴影扇 =21202313()23602π-⨯⨯ =4339π- 点睛: 本题考查了三角形的内切圆与内心:与三角形各边都相切的圆叫三角形的内切圆,三角形的内切圆的圆心叫做三角形的内心,这个三角形叫做圆的外切三角形.三角形的内心就是三角形三个内角角平分线的交点.也考查了等边三角形的判定与性质和扇形面积的计算.7.已知:如图,AB 是⊙O 的直径,PB 切⊙O 于点B ,PA 交⊙O 于点C ,∠APB 是平分线分别交BC ,AB 于点D 、E ,交⊙O 于点F ,∠A=60°,并且线段AE 、BD 的长是一元二次方程 x 2﹣kx+23 =0的两根(k 为常数).(1)求证:PA•BD=PB•AE ;(2)求证:⊙O 的直径长为常数k ;(3)求tan ∠FPA 的值.【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)tan ∠FPA=23【解析】试题分析:(1)由PB切⊙O于点B,根据弦切角定理,可得∠PBD=∠A,又由PF平分∠APB,可证得△PBD∽△PAE,然后由相似三角形的对应边成比例,证得PA•BD=PB•AE;(2)易证得BE=BD,又由线段AE、BD的长是一元二次方程 x2﹣kx+2=0的两根(k为常数),即可得AE+BD=k,继而求得AB=k,即:⊙O的直径长为常数k;(3)由∠A=60°,并且线段AE、BC的长是一元二次方程 x2﹣kx+2=0的两根(k为常数),可求得AE与BD的长,继而求得tan∠FPB的值,则可得tan∠FPA的值.试题解析:(1)证明:如图,∵PB切⊙O于点B,∴∠PBD=∠A,∵PF平分∠APB,∴∠APE=∠BPD,∴△PBD∽△PAE,∴PB:PA=BD:AE,∴PA•BD=PB•AE;(2)证明:如图,∵∠BED=∠A+∠EPA,∠BDE=∠PBD+∠BPD.又∵∠PBD=∠A,∠EPA=∠BPD,∴∠BED=∠BDE.∴BE=BD.∵线段AE、BD的长是一元二次方程 x2﹣kx+2=0的两根(k为常数),∴AE+BD=k,∴AE+BD=AE+BE=AB=k,即⊙O直径为常数k.(3)∵PB切⊙O于B点,AB为直径.∴∠PBA=90°.∵∠A=60°.∴PB=PA•sin60°=PA,又∵PA•BD=PB•AE,∴BD=AE,∵线段AE、BD的长是一元二次方程 x2﹣kx+2=0的两根(k为常数).∴AE•BD=2,即AE2=2,解得:AE=2,BD=,∴AB=k=AE+BD=2+,BE=BD=,在Rt△PBA中,PB=AB•tan60°=(2+)×=3+2.在Rt△PBE中,tan∠BPF===2﹣,∵∠FPA=∠BPF,∴tan∠FPA=2﹣.【点睛】此题考查了切线的性质、等腰三角形的判定与性质、相似三角形的判定与性质以及根与系数的关系等知识.此题难度较大,注意掌握数形结合思想与方程思想的应用.8.如图1,已知AB是⊙O的直径,AC是⊙O的弦,过O点作OF⊥AB交⊙O于点D,交AC于点E,交BC的延长线于点F,点G是EF的中点,连接CG(1)判断CG与⊙O的位置关系,并说明理由;(2)求证:2OB2=BC•BF;(3)如图2,当∠DCE=2∠F,CE=3,DG=2.5时,求DE的长.【答案】(1)CG与⊙O相切,理由见解析;(2)见解析;(3)DE=2【解析】【分析】(1)连接CE,由AB是直径知△ECF是直角三角形,结合G为EF中点知∠AEO=∠GEC=∠GCE,再由OA=OC知∠OCA=∠OAC,根据OF⊥AB可得∠OCA+∠GCE=90°,即OC⊥GC,据此即可得证;(2)证△ABC∽△FBO得BC ABBO BF=,结合AB=2BO即可得;(3)证ECD∽△EGC得EC EDEG EC=,根据CE=3,DG=2.5知32.53DEDE=+,解之可得.【详解】解:(1)CG与⊙O相切,理由如下:如图1,连接CE,∵AB 是⊙O 的直径,∴∠ACB =∠ACF =90°,∵点G 是EF 的中点,∴GF =GE =GC ,∴∠AEO =∠GEC =∠GCE ,∵OA =OC ,∴∠OCA =∠OAC ,∵OF ⊥AB ,∴∠OAC +∠AEO =90°,∴∠OCA +∠GCE =90°,即OC ⊥GC , ∴CG 与⊙O 相切;(2)∵∠AOE =∠FCE =90°,∠AEO =∠FEC , ∴∠OAE =∠F ,又∵∠B =∠B ,∴△ABC ∽△FBO , ∴BC AB BO BF=,即BO •AB =BC •BF , ∵AB =2BO ,∴2OB 2=BC •BF ;(3)由(1)知GC =GE =GF ,∴∠F =∠GCF ,∴∠EGC =2∠F ,又∵∠DCE =2∠F ,∴∠EGC =∠DCE ,∵∠DEC =∠CEG ,∴△ECD ∽△EGC , ∴EC ED EG EC=, ∵CE =3,DG =2.5, ∴32.53DE DE =+,整理,得:DE2+2.5DE﹣9=0,解得:DE=2或DE=﹣4.5(舍),故DE=2.【点睛】本题是圆的综合问题,解题的关键是掌握圆周角定理、切线的判定、相似三角形的判定与性质及直角三角形的性质等知识点.9.如图,△ABC中,AC=BC=10,cosC=35,点P是AC边上一动点(不与点A、C重合),以PA长为半径的⊙P与边AB的另一个交点为D,过点D作DE⊥CB于点E.(1)当⊙P与边BC相切时,求⊙P的半径.(2)连接BP交DE于点F,设AP的长为x,PF的长为y,求y关于x的函数解析式,并直接写出x的取值范围.(3)在(2)的条件下,当以PE长为直径的⊙Q与⊙P相交于AC边上的点G时,求相交所得的公共弦的长.【答案】(1)409R=;(2)25880320xy x xx=-++(3)505-【解析】【分析】(1)设⊙P与边BC相切的切点为H,圆的半径为R,连接HP,则HP⊥BC,cosC=35,则sinC=45,sinC=HPCP=10RR-=45,即可求解;(2)首先证明PD∥BE,则EB BFPD PF=,即:2024588x yxxx-+--=,即可求解;(3)证明四边形PDBE为平行四边形,则AG=EP=BD,即:AB=DB+AD=AG+AD=5【详解】(1)设⊙P与边BC相切的切点为H,圆的半径为R,连接HP,则HP⊥BC,cosC=35,则sinC=45,sinC=HPCP=10RR-=45,解得:R=409;(2)在△ABC中,AC=BC=10,cosC=35,设AP=PD=x,∠A=∠ABC=β,过点B作BH⊥AC,则BH=ACsinC=8,同理可得:CH=6,HA=4,AB=45,则:tan∠CAB=2,BP=228+(4)x-=2880x x-+,DA=25x,则BD=45﹣25x,如下图所示,PA=PD,∴∠PAD=∠CAB=∠CBA=β,tanβ=2,则cosβ=5,sinβ=5, EB =BDcosβ=(45﹣25x )×5=4﹣25x , ∴PD ∥BE ,∴EB BF PD PF =,即:2024588x y x x x -+--=, 整理得:y =25x x 8x 803x 20-++; (3)以EP 为直径作圆Q 如下图所示,两个圆交于点G ,则PG =PQ ,即两个圆的半径相等,则两圆另外一个交点为D , GD 为相交所得的公共弦,∵点Q 是弧GD 的中点,∴DG ⊥EP ,∵AG 是圆P 的直径,∴∠GDA =90°,∴EP ∥BD ,由(2)知,PD ∥BC ,∴四边形PDBE 为平行四边形,∴AG =EP =BD ,∴AB =DB+AD =AG+AD =5设圆的半径为r ,在△ADG 中,AD =2rcosβ5DG 5AG =2r , 5=52r 51+, 则:DG 550﹣5 相交所得的公共弦的长为50﹣5【点睛】本题考查的是圆知识的综合运用,涉及到解直角三角形、勾股定理等知识,其中(3),要关键是根据题意正确画图,此题用大量的解直角三角形的内容,综合难度很大.10.如图,在ABC △中,10AC BC ==,3cos5C =,点P 是BC 边上一动点(不与点,A C 重合),以PA 长为半径的P 与边AB 的另一个交点为D ,过点D 作DE CB ⊥于点E .()1当P 与边BC 相切时,求P 的半径;()2联结BP 交DE 于点F ,设AP 的长为x ,PF 的长为y ,求y 关于x 的函数解析式,并直接写出x 的取值范围;()3在()2的条件下,当以PE 长为直径的Q 与P 相交于AC 边上的点G 时,求相交所得的公共弦的长. 【答案】(1)409;(2))25880010x x x y x -+=<<;(3)105- 【解析】【分析】 (1)设⊙P 与边BC 相切的切点为H ,圆的半径为R ,连接HP ,则HP ⊥BC ,cosC=35,则sinC=45,sinC=HP CP =R 10R -=45,即可求解; (2)PD ∥BE ,则EB PD =BF PF ,即:2248805x x x y x--+-=,即可求解; (3)证明四边形PDBE 为平行四边形,则AG=GP=BD ,即:5求解.【详解】 (1)设⊙P 与边BC 相切的切点为H ,圆的半径为R ,连接HP ,则HP ⊥BC ,cosC=35,则sinC=35, sinC=HP CP =R 10R -=45,解得:R=409; (2)在△ABC 中,AC=BC=10,cosC=35, 设AP=PD=x ,∠A=∠ABC=β,过点B 作BH ⊥AC ,则BH=ACsinC=8,同理可得:CH=6,HA=4,AB=45,则:tan ∠CAB=2BP=()2284x +-=2880x x -+, DA=25x ,则BD=45-25x , 如下图所示,PA=PD ,∴∠PAD=∠CAB=∠CBA=β,tanβ=2,则cosβ=5,sinβ=5,EB=BDcosβ=(45-25x)×5=4-25x,∴PD∥BE,∴EBPD=BFPF,即:2248805x x x yx y--+-=,整理得:y=()25x x8x800x10-+<<;(3)以EP为直径作圆Q如下图所示,两个圆交于点G,则PG=PQ,即两个圆的半径相等,则两圆另外一个交点为D,GD为相交所得的公共弦,∵点Q时弧GD的中点,∴DG⊥EP,∵AG是圆P的直径,∴∠GDA=90°,∴EP∥BD,由(2)知,PD∥BC,∴四边形PDBE为平行四边形,∴AG=EP=BD,∴5设圆的半径为r,在△ADG中,55AG=2r,5551+,则:55相交所得的公共弦的长为5【点睛】本题考查的是圆知识的综合运用,涉及到解直角三角形、勾股定理等知识,其中(3),要关键是根据题意正确画图,此题用大量的解直角三角形的内容,综合难度很大.。