2021中考必備 | 《圓的綜合》知識要求及應用

2021-02-14 鄭世勇

中華人民共和國教育部制定的《義務教育數學課程標準》

(2011年版)就《圓》的知識要求:

(1)理解圓、弧、弦、圓心角、圓周角的概念,了解等圓、等弧的概念;探索並了解點與圓的位置關係。(2)*探索並證明垂徑定理:垂直於弦的直徑平分弦以及弦所對的兩條弧。(3)探索圓周角與圓心角及其所對弧的關係,了解並證明圓周角定理及其推論:圓周角的度數等於它所對弧上的圓心角度數的一半;直徑所對的圓周角是直角;90°的圓周角所對的弦是直徑;圓內接四邊形的對角互補。(4)知道三角形的內心和外心。(5)了解直線和圓的位置關係,掌握切線的概念,探索切線與過切點的半徑的關係,會用三角尺過圓上一點畫圓的切線。(6)*探索並證明切線長定理:過圓外一點所畫的圓的兩條切線長相等。(7)會計算圓的弧長、扇形的面積。(8)了解正多邊形的概念及正多邊形與圓的關係。

近幾年襄陽中考題第22題考查圓的綜合性質,包括切線的性質與判定,圓周角定理及其推論,求陰影部分面積及弧長等,對於學生綜合能力,有一定要求,構造輔助線的方法比較常規,屬於中檔題;此題目一般考查五大定理的簡單應用:垂徑定理、三量定理、圓周角定理、切線的性質與判定定理和勾股定理。下面以近幾年襄陽中考題為例加以解讀與說明。

例題1、(2016•襄陽)22.(8分)如圖,直線AB經過⊙O上的點C,直線AO與⊙O交於點E和點D,OB與⊙O交於點F,連接DF、DC.已知OA=OB,CA=CB,DE=10,DF=6.

(1)求證:①直線AB是⊙O的切線;②∠FDC=∠EDC;

(2)求CD的長.

 

【試題分析】(1)①欲證明直線AB是⊙O的切線,只要證明OC⊥AB即可.

②首先證明OC∥DF,再證明∠FDC=∠OCD,∠EDC=∠OCD即可.

(2)作ON⊥DF於N,延長DF交AB於M,在RT△CDM中,求出DM、CM即可解決問題.

【解答】(1)①證明:連接OC.

∵OA=OB,AC=CB,

∴OC⊥AB,

∵點C在⊙O上,

∴AB是⊙O切線.

②證明:∵OA=OB,AC=CB,

∴∠AOC=∠BOC,

∵OD=OF,

∴∠ODF=∠OFD,

∵∠AOB=∠ODF+∠OFD=∠AOC+∠BOC,

∴∠BOC=∠OFD,

∴OC∥DF,

∴∠CDF=∠OCD,

∵OD=OC,

∴∠ODC=∠OCD,

∴∠ADC=∠CDF.

(2)作ON⊥DF於N,延長DF交AB於M.

∵ON⊥DF,

∴DN=NF=3,

在RT△ODN中,∵∠OND=90°,OD=5,DN=3,

【試題感悟】本題考查切線的判定,等腰三角形的性質、垂徑定理、平行線的判定和性質、勾股定理等知識,解題的關鍵是學會添加常用輔助線,構造輔助線的方法比較常規,構造直角三角形解決問題,屬於中考常考題型。


例題2、(2017•襄陽)22.(8分)(2017•襄陽)如圖,AB為⊙O的直徑,C、D為⊙O上的兩點,∠BAC=∠DAC,過點C作直線EF⊥AD,交AD的延長線於點E,連接BC.

(1)求證:EF是⊙O的切線;

(2)若DE=1,BC=2,求劣弧BC的長l.

【試題分析】(1)連接OC,根據等腰三角形的性質得到∠OAC=∠DAC,求得∠DAC=∠OCA,推出AD∥OC,得到∠OCF=∠AEC=90°,於是得到結論;

(2)連接OD,DC,根據角平分線的定義得到∠DAC=∠OAC,根據三角函數的定義得到∠ECD=30°,得到∠OCD=60°,得到∠BOC=∠COD=60°,OC=2,於是得到結論.

【解答】(1)證明:連接OC,

∵OA=OC,

∴∠OAC=∠DAC,∴∠DAC=∠OCA,

∴AD∥OC,

∵∠AEC=90°,∴∠OCF=∠AEC=90°,

∴EF是⊙O的切線;

【試題感悟】本題考查了切線的判定和性質,等邊三角形的判定和性質,解直角三角形,正確的作出輔助線是解題的關鍵。

例題3、(2018•襄陽)22.(8分)如圖,AB是⊙O的直徑,AM和BN是⊙O的兩條切線,E為⊙O上一點,過點E作直線DC分別交AM,BN於點D,C,且CB=CE.

(1)求證:DA=DE;

(2)若AB=6,CD=4,求圖中陰影部分的面積.

 

【試題分析】(1)連接OE.推知CD為⊙O的切線,即可證明DA=DE;

(2)利用分割法求得陰影部分的面積.

【解答】解:(1)證明:連接OE.

∵OB=OE,

∴∠OBE=∠OEB.

∵BC=EC,

∴∠CBE=∠CEB,

∴∠OBC=∠OEC.

∵BC為⊙O的切線,

∴∠OEC=∠OBC=90°;

∵OE為半徑,

∴CD為⊙O的切線,

∵AD切⊙O於點A,

∴DA=DE;

【試題感悟】本題考查了切線的判定與性質:從圓外一點引圓的兩條切線,它們的切線長相等,運用全等三角形的判定與性質進行計算。 

例題4、(2019•襄陽)22.(8分)如圖,點E是△ABC的內心,AE的延長線和△ABC的外接圓⊙O相交於點D,過D作直線DG∥BC.

(1)求證:DG是⊙O的切線;

(2)連接BD、OB,如圖,先證明∠DEB=∠DBE得到DB=DE=6,再利用正弦定義求出∠BDH=60°,則可判斷△OBD為等邊三角形,所以∠BOD=60°,OB=BD=6,則∠BOC=120°,然後根據弧長公式計算優弧的長.

【解答】(1)證明:連接OD交BC於H,如圖,

∵點E是△ABC的內心,

∴AD平分∠BAC,

即∠BAD=∠CAD,

∴OD⊥BC,BH=CH,

∵DG∥BC,

∴OD⊥DG,

∴DG是⊙O的切線;

(2)解:連接BD、OB,如圖,

∵點E是△ABC的內心,

∴∠ABE=∠CBE,

∵∠DBC=∠BAD,

∴∠DEB=∠BAD+∠ABE=∠DBC+∠CBE=∠DBE,

∴DB=DE=6,

【試題感悟】本題考查了三角形的內切圓與內心:三角形的內心到三角形三邊的距離相等;三角形的內心與三角形頂點的連線平分這個內角.也考查了切線的判定和弧長公式。

【試題點評】本題考查了直線與圓的位置關係,勾股定理,垂徑定理,扇形的面積的計算,正確的作出輔助線是解題的關鍵.當然考生在解答過程中出現了以下情況:推理不清晰。此題的答案中出現下列推理性錯誤: ①由弧EC=弧BC直接得出∠DAO=∠COB.②由弧EC=弧BC臆測得出弧AE=弧EC=弧BC,進而得出∠AOE=∠COE=∠COB=60°.③連接OC,BE,由弧EC=弧BC推出OC垂直平分BE.④在Rt△ABE中,由OA=OB=OE就得出∠EAB=30°.⑤由AE∥CO和 AO=CO得出四邊形AOCE是菱形。答題不規範;此題第(1)小題得出AD∥OC後直接寫出∠DCO=∠ADC=90°。 

例題6、(2020•襄陽期末22.如圖,點B、C、D都在⊙O上,過C點作CA∥BD交OD的延長線於點A,連接BC,∠B=∠A=30°,BD=2

(1)求證:AC是⊙O的切線;

(2)求由線段AC、AD與弧CD所圍成的陰影部分的面積.(結果保留π)

 

【試題分析】(1)連接OC,根據圓周角定理求出∠COA,根據三角形內角和定理求出∠OCA,根據切線的判定推出即可;

(2)求出DE,解直角三角形求出OC,分別求出△ACO的面積和扇形COD的面積,即可得出答案。

【解答】(1)證明:連接OC,交BD於E,

∵∠B=30°,∠B=0.5∠COD,

∴∠COD=60°,

∵∠A=30°,

∴∠OCA=90°,

即OC⊥AC,

∴AC是⊙O的切線;

 

【試題感悟】本題考查了平行線的性質,圓周角定理,扇形的面積,三角形的面積,解直角三角形等知識點的綜合運用,題目比較好,難度適中。 

例題7、(2020•襄陽期末22.如圖,已知Rt△ACE中,∠AEC=90°,CB平分∠ACE交AE於點B,AC邊上一點O,⊙O經過點B、C,與AC交於點D,與CE交於點F,連結BF.

(1)求證:AE是⊙O的切線;

(2)若cos∠CBF=0.8,AE=8,求⊙O的半徑;

【試題分析】(1)連接OB,根據等腰三角形的性質得到∠OCB=∠OBC,根據角平分線的定義得到∠OCB=∠BCF,得到∠OBC=∠BCF,求得∠ABO=∠AEC=90°,於是得到結論;

(2)連接DF交OB於G,根據圓周角定理得到∠CFD=90°,得到∠CFD=∠CEA,推出cos∠CBF=cos∠CEF=0.8,設BE=2x,則DF=4x,CD=5x,得到OC=OB=2.5x,根據勾股定理得到x=1.5(負值捨去),於是得到⊙O的半徑=3.75;

【解答】(1)證明:連接OB,

∵OB=OC,

∴∠OCB=∠OBC,

∵CB平分∠ACE,

∴∠OCB=∠BCF,

∴∠OBC=∠BCF,

∴∠ABO=∠AEC=90°,

∴OB⊥AE,

∴AE是⊙O的切線;

(2)解:連接DF交OB於G,

∵CD是⊙O的直徑,

∴∠CFD=90°,

∴∠CFD=∠CEA,

∴DF∥AE,

∴∠CDF=∠CAB,

∵∠CDF=∠CBF,

∴∠A=∠CBF,

∴cos∠CBF=cos∠CEF=0.8,

∵AE=8,

∴AC=10,

∴CE=6,

∵DF∥AE,

∴DF⊥OB,

∴DG=GF=BE,

設BE=2x,則DF=4x,CD=5x,

∴OC=OB=2.5x,

∴AO=10﹣2.5x,AB=8﹣2x,

∵AO2=AB2+OB2,

∴(10﹣2.5x)2=(8﹣2x)2+(2.5x)2,

解得:x=1.5(負值捨去),

∴⊙O的半徑=3.75;

【試題感悟】本題考查了切線的性質和判定,勾股定理,平行線的判定和性質,矩形的判定和性質,正確的作出輔助線是解題的關鍵。

       我們積極有效開展變式,做到舉一反三或舉三反一,避免大量機械重複練習和題海戰術,減輕過重的學業負擔,在獲得數學概念和規則,提出數學命題和模型,形成數學方法與思想,認識數學結構與體系的過程中,通過對數量關係與空間形式的抽象,得到數學研究對象,從而發展數學抽象素養;在掌據推理基本形式和規則,發現問題和提出問題,探索和表述論證過程,理解命題體系,有邏輯地表達與交流的過程中,提升邏輯推理素養;在發現和提出問題、建立和求解模型、檢驗和完善模型、分析和解決問題過程中發展數學建模素養;讓學生在建立形與數的聯繫、利用幾何圖形描述問題、藉助幾何直觀理解問題、運用空間想像認識事物的過程中,提升直觀想像素養;實現數學知識為載體、探究過程為途徑、問題解決為策略,發展學生學科核心素養的終極目標。 

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