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与圆有关的证明及计算巩固集训
1. (2016上海)已知:⊙O是△ABC的外接圆,=,点D在边BC上,AE∥BC,AE=BD.
(1)求证:AD=CE;
(2)如果点G在线段DC上(不与点D重合),且AG=AD,求证:四边形AGCE是平行四边形.
第1题图
2. (2016沈阳)如图,在△ABC中,以AB为直径的⊙O分别与BC,AC相交于点D,E,BD=CD,过点D作⊙O的切线交边AC于点F.
(1)求证:DF⊥AC;
(2)若⊙O的半径为5,∠CDF=30°,求的长.(结果保留π)
第2题图
3. (2016盐城射阳县二模)如图,已知⊙O是△ABC的外接圆,AB=AC,D是劣弧AC上的点(不与点A、C重合),延长BD至E.
(1)求证:AD的延长线DF平分∠CDE;
(2)若∠BAC=30°,△ABC中BC边上的高为2+,求⊙O的面积.
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第3题图
4. (2016南京一模)如图①,AB是⊙O的直径,AC是弦,直线EF和⊙O相切于点C,AD⊥EF,垂足为D.
(1)求证:∠CAD=∠BAC;
(2)如图②,若把直线EF向上移动,使得EF与⊙O相交于G,C两点(点C在点G的右侧),连接AC,AG,若题中其他条件不变,这时图中是否存在与∠CAD相等的角?若存在,找出一个这样的角,并证明;若不存在,说明理由.
第4题图
5. (2016南通启东市二模)如图,已知扇形AOB中,∠AOB=120°,弦AB=2,点M是上任意一点(与端点A、B不重合),ME⊥AB于点E,以点M为圆心、ME长为半径作⊙M,分别过点A、B作⊙M的切线,两切线相交于点C.
(1)求的长;
(2)试判断∠ACB的大小是否随点M的运动而改变?若不变,请求出∠ACB的大小;若改变,请说明理由.
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第5题图
6. (2016曲靖)如图,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,O是AB边上的一点,以OA为半径的⊙O与边BC相切于点E.
(1)若AC=5,BC=13,求⊙O的半径.
(2)过点E作弦EF⊥AB于M,连接AF,若∠F=2∠B,求证:四边形ACEF是菱形.
第6题图
7. (2016呼和浩特)如图,已知AD是△ABC的外角∠EAC的平分线,交BC的延长线于点D,延长DA交△ABC的外接圆于点F,连接FB,FC.
(1)求证:∠FBC=∠FCB;
(2)已知FA·FD=12,若AB是△ABC外接圆的直径,FA=2,求CD的长.
第7题图
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8. (2016昆明)如图,AB是⊙O的直径,∠BAC=90°,四边形EBOC是平行四边形,EB交⊙O于点D,连接CD并延长交AB的延长线于点F.
(1)求证:CF是⊙O的切线;
(2)若∠F=30°,EB=4,求图中阴影部分的面积(结果保留根号和π).
第8题图
9. (2016徐州模拟)如图,已知△ABC中,AB=6,AC=8,点D是BC边上一动点,以AD为直径的⊙O分别交AB、AC于点E、F.2
(1)如图①,若∠AEF=∠C,求证:BC与⊙O相切;
(2)如图②,若∠BAC=90°,BD长为多少时,△AEF与△ABC相似.
第9题图
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10. (2016包头)如图,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=CB,以AB为直径的⊙O交AC于点D,点E是AB边上一点(点E不与点A、B重合),DE的延长线交⊙O于点G,DF⊥DG,且交BC于点F.
(1)求证:AE=BF;
(2)连接GB,EF,求证:GB∥EF;
(3)若AE=1,EB=2,求DG的长.
第10题图
答案
1. 证明:(1)在⊙O中,
∵=,
∴AB=AC,
∵∠B=∠ACB,
∵AE∥BC,
∴∠EAC=∠ACB,
∴∠B=∠EAC,
在△ABD和△CAE中,
,
∴△ABD≌△CAE(SAS),
∴AD=CE;
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(2)如解图,连接AO并延长,交BC于点H,在BC上找一点G,连接AG,使AG=AD,
第1题解图
∵=,OA为半径,
∴AH⊥BC,
∴BH=CH,
∵AD=AG,
∴DH=HG,
∴BH-DH=CH-GH,即BD=CG,
∵BD=AE,
∴CG=AE,
∵CG∥AE,
∴四边形AGCE是平行四边形.
2. (1)证明:如解图,连接OD,
第2题解图
∵DF是⊙O的切线,D为切点,
∴OD⊥DF,
∴∠ODF=90°,
∵BD=CD,OA=OB,
∴OD是△ABC的中位线,
∴OD∥AC,
∴∠CFD=∠ODF=90°,
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∴DF⊥AC;
(2)解:∵∠CDF=30°,
由(1)得∠ODF=90°,
∴∠ODB=180°-∠CDF-∠ODF=60°.
∵OB=OD,
∴△OBD是等边三角形,
∴∠BOD=60°,
∴的长===π.
3. (1)证明:∵A,B,C,D四点共圆,
∴∠ABC+∠ADC=180°,
又∵∠ADC+∠CDF=180°,
∴∠CDF=∠ABC,
∵AB=AC,
∴∠ABC=∠ACB,
∵∠ADB=∠ ACB,
∴∠ADB=∠CDF,
∵∠ADB=∠EDF,
∴∠EDF=∠CDF,
即AD的延长线DF平分∠CDE;
(2)解:如解图,连接AO并延长交BC于点H,交⊙O于点M,连接OC,
第3题解图
∵AB=AC,
∴=,
∴AH⊥BC,
∴∠OAC=∠OAB=BAC=×30°=15°,
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∴∠COH=2∠OAC=30°,
设⊙O的半径为r,
在Rt△OCH中,
则OH=OC·cos30°=r,
∵△ABC中BC边上的高为2+,
∴AH=OA+OH=r+r=2+,
解得r=2.
∴S=πr2=4π.
∴△ABC的外接圆的面积为4π.
4. (1)证明:如解图①,连接OC,则OC⊥EF,且OC=OA,易得∠OCA=∠OAC,
∵AD⊥EF,OC⊥EF,
∴OC∥AD,
∴∠OCA=∠CAD,
∴∠CAD=∠OAC,
即∠CAD=∠BAC;
第4题解图
(2)解:与∠CAD相等的角是∠BAG.
证明如下:
如解图②,连接BG.
∵四边形ACGB是⊙O的内接四边形,
∴∠ABG+∠ACG=180°,
∵D,C,G三点共线,
∴∠ACD+∠ACG=180°,
∴∠ACD=∠ABG,
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∵AB是⊙O的直径,
∴∠AGB=90°,
∴∠BAG+∠ABG=90°,
∵AD⊥EF,
∴∠CAD+∠ACD=90°,
∴∠CAD=∠BAG.
5. 解:(1)过点O作OH⊥AB于点H,如解图,
则AH=AB=,
∵∠AOB=120°,
∴∠OAH=30°,
∴AO==2,
∴l==;
第5题解图
(2)如解图,连接AM、BM,
∵ME⊥AB,
∴AB是⊙M的切线,
∵AC、BC是⊙M的切线,
∴⊙M是△ABC的内切圆,
∴AM、BM是∠CAB、∠ABC的平分线,
∴∠AMB=180°-(∠MAB+∠MBA)=180°-(∠CAB+∠ABC)=180°-(180°-∠ACB),
∴∠AMB=90°+∠ACB,
∵∠AOB=120°,
∴∠AMB=120°,
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∴∠ACB=60°,
即∠ACB的大小不变,为60°.
6. (1)解:如解图,连接OE,设⊙O的半径为r,则OA=OE=r.
在Rt△ABC中,由勾股定理得AB===12,
第6题解图
∵⊙O与BC边相切于点E,
∴OE⊥BC,
∴∠OEB=∠CAB=90°,
又∵∠B=∠B,
∴△BOE∽△BCA,
∴=,
即=,解得r=.
所以⊙O的半径为.
(2)证明:分别连接OE、OF,如解图,
∵BC⊥OE,
∴∠B+∠BEF=∠OEF+∠BEF,
∴∠B=∠OEF,
∵OE=OF,
∴∠OFE=∠OEF=∠B,
∵∠F=2∠B,
∴∠OFA=∠AFE-∠OFE=2∠B-∠B=∠B,
又∵OA=OF,
∴∠OAF=∠OFA=∠B,
∴AF∥CB,
∵CA⊥AB,EF⊥AB,
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∴CA∥EF,
∴四边形AFEC是平行四边形.
连接OC,如解图,
∵AO=EO,∠CAO=∠CEO=90°,CO=CO,
∴Rt△AOC∽Rt△EOC.
∴CA=CE,
∴平行四边形AFEC是菱形.
7. (1)证明:∵四边形AFBC是圆的内接四边形,
∴∠FBC+∠FAC=180°,
又∵∠CAD+∠FAC=180°,
∴∠FBC=∠CAD,
∵AD是△ABC的外角∠EAC的平分线,
∴∠EAD=∠CAD=∠FBC,
又∵∠EAD=∠FAB,
∴∠FAB=∠CAD=∠FBC,
又∵∠FAB=∠FCB,
∴∠FBC=∠FCB.
(2)解:由(1)知∠FBC=∠FCB,
又∵∠FCB=∠FAB,
∴∠FAB=∠FBC,
又∵∠BFA=∠BFD,
∴△AFB∽△BFD,
∴=,
即BF2=FA·FD=12,
解得:BF=2,
∵FA=2,
∴FD=6,AD=4,
∵AB为圆的直径,
∴∠BFA=∠BCA=90°,
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∴tan∠FBA===,
∴∠FBA=30°,
由△AFB∽△BFD得,∠FBA=∠FDB,
∴∠FDB=30°,
∴CD=AD·cos30°=2.
8. (1)证明:如解图,连接OD,
第8题解图
∵四边形OBEC是平行四边形,
∴OC∥BE,
∴∠AOC=∠OBE,∠COD=∠ODB,
∵OB=OD,
∴∠OBD=∠ODB,
∴∠DOC=∠AOC,
在△COD和△COA中,
,
∴△COD≌△COA(SAS),
∴∠CAO=∠CDO=90°,
∴CF⊥OD,
∵OD是⊙O的半径,
∴CF是⊙O的切线;
(2)解:∵∠F=30°,∠ODF=90°,
∴∠DOF=∠AOC=∠COD=60°,
∵OD=OB,
∴△OBD是等边三角形,
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∴∠DBO=60°,
∵∠DBO=∠F+∠FDB,
∴∠FDB=∠EDC=30°,
∵EC∥OB,
∴∠E=180°-∠OBD=120°,
∴∠ECD=180°-∠E-∠EDC=30°,
∴EC=ED=BO=DB,
∵EB=4,
∴OB=OD=OA=2,
在Rt△AOC中,∵∠OAC=90°,OA=2,∠AOC=60°,
∴AC=OA·tan60°=2,
∴S阴=2S△OAC-S扇形OAD=2××2×2-=4-.
9. (1)证明:如解图,连接DF,在⊙O中∠AEF=∠ADF,
第9题解图
又∵∠AEF=∠C,
∴∠ADF=∠C,
∵AD为⊙O的直径,
∴∠AFD=90°,
∴∠CFD=90°,
∴∠C+∠CDF=90°,
∴∠ADF+∠CDF=90°,
∴∠ADC=90°,
又∵AD为⊙O的直径,
∴BC与⊙O相切;
(2)解:分两种情况:
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①若△AEF∽△ACB,则∠AEF=∠C,由(1)知BC与⊙O相切,
∴设BD=x,
∵∠BAC=90°,AB=6,AC=8,
∴由勾股定理得BC=10,
∴DC=10-x,
∴根据勾股定理得=,
解得x=3.6,
∴BD=3.6;
②若△AEF∽△ABC,
∴∠AEF=∠B,
∴EF∥BC,
∵∠EAF为直角,
∴EF为直径,
∴△AEO∽△ABD,
∴===,
∴BD=2EO=EF,
∵△AEF∽△ABC,
∴==,
即BD=2EO=EF=BC=5.
10. (1)证明:如解图,连接BD,
第10题解图
在Rt△ABC中,∠ABC=90°,
AB=BC,
∴∠A=∠C=45°,
∵AB为⊙O的直径,
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∴∠ADB=90°,即BD⊥AC,
∴AD=DC=BD=AC,∠CBD=∠C=45°,
∴∠A=∠FBD,
∵DF⊥DG,
∴∠FDG=90°,
∴∠FDB+∠BDG=90°,
∵∠EDA=∠BDG=90°,
∴∠EDA=∠FDB,
在△AED和△BFD中,
,
∴△AED≌△BFD(ASA),
∴AE=BF;
(2)证明:如解图,连接EF,BG,
∵△AED≌△BFD,
∴DF=DE,
∵∠EDF=90°,
∴△EDF是等腰直角三角形,
∴∠DEF=45°,
∵∠G=∠A=45°,
∴∠G=∠DEF,
∴GB∥EF;
(3)解:∵AE=BF,AE=1,
∴BF=1,
在Rt△EBF中,∠EBF=90°,
∴根据勾股定理得:EF2=EB2+BF2,
∵EB=2,BF=1,
∴EF==,
∵△DEF为等腰直角三角形,∠EDF=90°,
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∴cos∠DEF=,
∵EF=,
∴DE=×=,
∵∠G=∠A,∠GEB=∠AED,
∴△GEB∽△AED,
∴=,即GE·ED=AE·EB,
∴·GE=2,即GE=,
则GD=GE+ED=.
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