圆的证明及计算精编版

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《圆的证明与计算》专题讲解圆的证明与计算是中考中的一类重要的问题,此题完成情况的好坏对解决后面问题的发挥有重要的影响,所以解决好此题比较关键。

圆的有关证明一、圆中的重要定理:(1)圆的定义:主要是用来证明四点共圆.(2)垂径定理:主要是用来证明——弧相等、线段相等、垂直关系等等.(3)三者之间的关系定理: 主要是用来证明——弧相等、线段相等、圆心角相等.(4)圆周角性质定理及其推轮: 主要是用来证明——直角、角相等、弧相等.(5)切线的性质定理:主要是用来证明——垂直关系.(6)切线的判定定理: 主要是用来证明直线是圆的切线.(7)切线长定理: 线段相等、垂直关系、角相等.2.圆中几个关键元素之间的相互转化:弧、弦、圆心角、圆周角等都可以通过相等来互相转化.这在圆中的证明和计算中经常用到.二、考题形式分析:主要以解答题的形式出现,第1问主要是判定切线;第2问主要是与圆有关的计算:①求线段长(或面积);②求线段比;③求角度的三角函数值(实质还是求线段比)。

知识点一:判定切线的方法:(1)若切点明确,则“连半径,证垂直”。

常见手法有:全等转化;平行转化;直径转化;中线转化等;有时可通过计算结合相似、勾股定理证垂直;(2)若切点不明确,则“作垂直,证半径”。

常见手法:角平分线定理;等腰三角形三线合一,隐藏角平分线;总而言之,要完成两个层次的证明:①直线所垂直的是圆的半径(过圆上一点);②直线与半径的关系是互相垂直。

在证明中的关键是要处理好弧、弦、角之间的相互转化,要善于进行由此及彼的联想、要总结常添加的辅助线.例:方法一:若直线l过⊙O上某一点A,证明l是⊙O的切线,只需连OA,证明OA⊥l 就行了,简称“连半径,证垂直”,难点在于如何证明两线垂直.例1如图,在△ABC中,AB=AC,以AB为直径的⊙O交BC于D,交AC于E,B 为切点的切线交OD延长线于F.求证:EF与⊙O相切.例2 如图,AD是∠BAC的平分线,P为BC延长线上一点,且PA=PD.求证:PA与⊙O相切.证明一:作直径AE,连结EC.∵AD是∠BAC的平分线,∴∠DAB=∠DAC.∵PA=PD,∴∠2=∠1+∠DAC.∵∠2=∠B+∠DAB,∴∠1=∠B.又∵∠B=∠E,∴∠1=∠E∵AE是⊙O的直径,∴AC⊥EC,∠E+∠EAC=900.∴∠1+∠EAC=900.即OA⊥PA.∴PA与⊙O相切.证明二:延长AD交⊙O于E,连结OA,OE.∵AD是∠BAC的平分线,⌒⌒∴BE=CE,∴OE⊥BC.∴∠E+∠BDE=900.∵OA=OE,∴∠E=∠1.∵PA=PD,∴∠PAD=∠PDA.又∵∠PDA=∠BDE,∴∠1+∠PAD=900即OA⊥PA.∴PA与⊙O相切说明:此题是通过证明两角互余,证明垂直的,解题中要注意知识的综合运用.例3 如图,AB=AC,AB是⊙O的直径,⊙O交BC于D,DM⊥AC于M求证:DM与⊙O相切.例4 如图,已知:AB是⊙O的直径,点C在⊙O上,且∠CAB=300,BD=OB,D 在AB的延长线上.求证:DC是⊙O的切线例5 如图,AB是⊙O的直径,CD⊥AB,且OA2=OD·OP.求证:PC是⊙O的切线.例6 如图,ABCD是正方形,G是BC延长线上一点,AG交BD于E,交CD于F.求证:CE与△CFG的外接圆相切.分析:此题图上没有画出△CFG的外接圆,但△CFG是直角三角形,圆心在斜边FG 的中点,为此我们取FG的中点O,连结OC,证明CE⊥OC即可得解.证明:取FG中点O,连结OC.∵ABCD是正方形,∴BC⊥CD,△CFG是Rt△∵O是FG的中点,∴O是Rt△CFG的外心.∵OC=OG,∴∠3=∠G,∵AD∥BC,∴∠G=∠4.∵AD=CD,DE=DE,∠ADE=∠CDE=450,∴△ADE≌△CDE(SAS)∴∠4=∠1,∠1=∠3.∵∠2+∠3=900,∴∠1+∠2=900. 即CE⊥OC.∴CE与△CFG的外接圆相切方法二:若直线l与⊙O没有已知的公共点,又要证明l是⊙O的切线,只需作OA⊥l,A为垂足,证明OA是⊙O的半径就行了,简称:“作垂直;证半径”(一般用于函数与几何综合题)例1:如图,AB=AC,D为BC中点,⊙D与AB切于E点.求证:AC与⊙D相切.分析:说明:证明一是通过证明三角形全等证明DF=DE的,证明二是利用角平分线的性质证明DF=DE的,这类习题多数与角平分线有关.例2: 已知:如图,AC ,BD 与⊙O 切于A 、B ,且AC ∥BD ,若∠COD=900. 求证:CD 是⊙O 的切线.证明一:连结OA ,OB ,作OE ⊥CD ,E 为垂足. ∵AC ,BD 与⊙O 相切, ∴AC ⊥OA ,BD ⊥OB.∵AC ∥BD ,∴∠1+∠2+∠3+∠4=1800. ∵∠COD=900, ∴∠2+∠3=900,∠1+∠4=900. ∵∠4+∠5=900. ∴∠1=∠5.∴Rt △AOC ∽Rt △BDO. ∴OD OCOB AC =. ∵OA=OB ,∴ODOCOA AC =. 又∵∠CAO=∠COD=900, ∴△AOC ∽△ODC , ∴∠1=∠2.又∵OA ⊥AC ,OE ⊥CD, ∴OE=OA. ∴E 点在⊙O 上.∴CD 是⊙O 的切线.证明二:连结OA ,OB ,作OE ⊥CD 于E ,延长DO 交CA 延长线于F. ∵AC ,BD 与⊙O 相切, ∴AC ⊥OA ,BD ⊥OB. ∵AC ∥BD , ∴∠F=∠BDO. 又∵OA=OB ,∴△AOF ≌△BOD (AAS )O∴OF=OD. ∵∠COD=900, ∴CF=CD ,∠1=∠2. 又∵OA ⊥AC ,OE ⊥CD , ∴OE=OA. ∴E 点在⊙O 上.∴CD 是⊙O 的切线.证明三:连结AO 并延长,作OE ⊥CD 于E ,取CD 中点F ,连结OF. ∵AC 与⊙O 相切, ∴AC ⊥AO. ∵AC ∥BD , ∴AO ⊥BD.∵BD 与⊙O 相切于B , ∴AO 的延长线必经过点B. ∴AB 是⊙O 的直径.∵AC ∥BD ,OA=OB ,CF=DF , ∴OF ∥AC , ∴∠1=∠COF.∵∠COD=900,CF=DF , ∴CF CD OF ==21. ∴∠2=∠COF. ∴∠1=∠2.∵OA ⊥AC ,OE ⊥CD , ∴OE=OA. ∴E 点在⊙O 上.∴CD 是⊙O 的切线说明:证明一是利用相似三角形证明∠1=∠2,证明二是利用等腰三角形三线合一证明∠1=∠2.证明三是利用梯形的性质证明∠1=∠2,这种方法必需先证明A 、O 、B 三点共线.A课后练习:(1)如图,AB 是⊙O 的直径,BC ⊥AB ,AD ∥OC 交⊙O 于D 点,求证:CD 为⊙O的切线;(2)如图,以Rt △ABC 的直角边AB 为直径作⊙O ,交斜边AC 于D ,点E 为BC 的中点,连结DE ,求证:DE 是⊙O 的切线.(3)如图,以等腰△ABC 的一腰为直径作⊙O ,交底边BC 于D ,交另一腰于F ,若DE ⊥AC 于E (或E 为CF 中点),求证:DE 是⊙O 的切线.(4)如图,AB 是⊙O 的直径,AE 平分∠BAF ,交⊙O 于点E ,过点E 作直线ED ⊥AF ,交AF 的延长线于点D ,交AB 的延长线于点C ,求证:CD 是⊙O 的切线.知识点二:与圆有关的计算计算圆中的线段长或线段比,通常与勾股定理、垂径定理与三角形的全等、相似等知识的结合,形式复杂,无规律性。

分析时要重点注意观察已知线段间的关系,选择定理进行线段或者角度的转化。

特别是要借助圆的相关定理进行弧、弦、角之间的相互转化,找出所求线段与已知线段的关系,从而化未知为已知,解决问题。

其中重要而常见的数学思想方法有:(1)构造思想:如:①构建矩形转化线段;②构建“射影定理”基本图研究线段(已知任意两条线段可求其它所有线段长);射影定理:所谓射影,就是正投影。

其中,从一点到一条直线所作垂线的垂足,叫做这点在这条直线上的正投影。

一条线段的两个端点在一条直线上的正投影之间的线段,叫做这条线段在这直线上的正投影。

由三角形相似的性质:直角三角形中,斜边上的高是两直角边在斜边上射影的比例中项。

每一条直角边是这条直角边在斜边上的射影和斜边的比例中项。

公式Rt△ABC中,∠BAC=90°,AD是斜边BC上的高,则有射影定理如下::(1)(AD)2;=BD·DC, (2)(AB)2;=BD·BC , (3)(AC)2;=CD·BC 。

等积式(4)ABXAC=BCXAD(可用面积来证明)③构造垂径定理模型:弦长一半、弦心距、半径;④构造勾股定理模型(已知线段长度);⑤构造三角函数(已知有角度的情况);○6找不到,找相似(2)方程思想:设出未知数表示关键线段,通过线段之间的关系,特别是发现其中的相等关系建立方程,解决问题。

(3)建模思想:借助基本图形的结论发现问题中的线段关系,把问题分解为若干基本图形的问题,通过基本图形的解题模型快速发现图形中的基本结论,进而找出隐藏的线段之间的数量关系。

典型基本图型:图形1:如图1:AB是⊙O的直径,点E、C是⊙O上的两点,基本结论有:(1)在“AC平分∠BAE”;“AD⊥CD”;“DC是⊙O的切线”三个论断中,知二推一。

(2)如图2、3,DE等于弓形BCE的高;DC=AE的弦心距OF(或弓形BCE的半弦EF)。

图1OE CBAFA BCEOFA BCEO KABCEO(3)如图(4):若CK⊥AB于K,则:①CK=CD;BK=DE;CK=21BE=DC;AE+AB=2BK=2AD;②⊿ADC∽⊿ACB⇒AC2=AD•AB(4)在(1)中的条件①、②、③中任选两个条件,当BG⊥CD于E时(如图5),则:①DE=GB;②DC=CG;③AD+BG=AB;④AD•BG=241DG=DC2图形2:如图:Rt⊿ABC中,∠ACB=90°。

点O是AC上一点,以OC为半径作⊙O交AC(1)在“BO平分∠CBA”;“BO∥DE”;“AB是⊙O的切线”;“BD=BC”。

四个论断中,知一推三。

(2)①G是⊿BCD的心;②③⊿BCO∽⊿CDE⇒BO•DE=CO•CE=21CE2;(3)在图(1)中的线段BC、CE、AE、AD中,知二求四。

(4)如图(3),若①BC=CE,则:②ADAE=21=tan∠ADE;③BC:AC:AB=3:4:5 ;(在①、②、③中知一推二)④设BE、CD交于点H,,则BH=2EH图形3:如图:Rt⊿ABC中,∠ABC=90°,以AB为直径作⊙O交AC于D,基本结论有:如右图:(1)DE切⊙O⇔E是BC的中点;(2)若DE切⊙O,则:①DE=BE=CE;②D、O、B、E四点共圆⇒∠CED=2∠A③CD·CA=4BE2,BABCBDCDRDE==图形特殊化:在(1)的条件下如图1:DE∥AB⇔⊿ABC、⊿CDE是等腰直角三角形;图2C图1图5ACG=GD如图2:若DE 的延长线交AB 的延长线于点F ,若AB=BF ,则:① 31=EF DE ;②21=R BE 图形4:如图,⊿ABC 中,AB=AC ,以BC 于点D ,交AC 于点F ,基本结论有:(1)DE ⊥AC ⇔DE 切⊙O ;(2)在DE ⊥AC 或DE 切⊙O 下,有:①⊿ ②EF=EC ;③D 是的中点。