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1、類型二 與切線有關的證明與計算
例1、如圖,在△ABC中,AB=AC,點D在BC上,BD=DC,過點D作DE⊥AC,垂足為E,⊙O經(jīng)過A,B,D三點.
(1)求證:AB是⊙O的直徑;
(2)判斷DE與⊙O的位置關系,并加以證明;
(3)若⊙O的半徑為3,∠BAC=60°,求DE的長.
【分析】:(1)連接AD,證AD⊥BC可得;(2)連接OD,利用中位線定理得到OD與AC平行,可證∠ODE為直角,由OD為半徑,可證DE與圓O相切;(3)連接BF,先證三角形ABC為等邊三角形,再求出BF的長,由DE為三角形CBF中位線,即可求出DE的長.
【答案】:(1)連接AD,∵AB=AC,
2、BD=DC,∴AD⊥BC,∴∠ADB=90°,∴AB為圓O的直徑
(2)DE與圓O相切,證明:連接OD,∵O,D分別為AB,BC的中點,∴OD為△ABC的中位線,∴OD∥AC,∵DE⊥AC,∴DE⊥OD,∵OD為圓的半徑,∴DE與圓O相切
(3)∵AB=AC,∠BAC=60°,∴△ABC為等邊三角形,∴AB=AC=BC=6,連接BF,∵AB為圓O的直徑,∴∠AFB=∠DEC=90°,∴AF=CF=3,DE∥BF,∵D為BC的中點,∴E為CF的中點,即DE為△BCF中位線,在Rt△ABF中,AB=6,AF=3,根據(jù)勾股定理得BF==3,則DE=BF=
例2、如圖,△ABC內(nèi)接于⊙O,BD為
3、⊙O的直徑,BD與AC相交于點H,AC的延長線與過點B的直線相交于點E,且∠A=∠EBC.
(1)求證:BE是⊙O的切線;
(2)已知CG∥EB,且CG與BD,BA分別相交于點F,G,若BG·BA=48,F(xiàn)G=,DF=2BF,求AH的值.
【分析】:(1)證∠EBD=90°即可;(2)由△ABC∽△CBG得=,可求出BC,再由△BFC∽△BCD得BC2=BF·BD,可求出BF,再求出CF,CG,GB,通過計算發(fā)現(xiàn)CG=AG,可證CH=CB,即可求出AC.
【答案】:(1)連接CD,∵BD是直徑,∴∠BCD=90°,即∠D+∠CBD=90°,∵∠A=∠D,∠A=∠EBC,∴∠CBD+
4、∠EBC=90°,∴BE⊥BD,∴BE是⊙O切線
(2)∵CG∥EB,∴∠BCG=∠EBC,∴∠A=∠BCG,又∵∠CBG=∠ABC,∴△ABC∽△CBG,∴=,即BC2=BG·BA=48,∴BC=4,∵CG∥EB,∴CF⊥BD,∴△BFC∽△BCD,∴BC2=BF·BD,∵DF=2BF,∴BF=4,在Rt△BCF中,CF==4,∴CG=CF+FG=5,在Rt△BFG中,BG==3,∵BG·BA=48,∴BA=8,∴AG=5,∴CG=AG,∴∠A=∠ACG=∠BCG,∠CFH=∠CFB=90°,∴∠CHF=∠CBF,∴CH=CB=4,∵△ABC∽△CBG,∴=,∴AC==,∴AH=AC-CH
5、=
例3、如圖,四邊形ABCD內(nèi)接于⊙O,對角線AC為⊙O的直徑,過點C作AC的垂線交AD的延長線于點E,點F為CE的中點,連接DB,DC,DF.
(1)求∠CDE的度數(shù);
(2)求證:DF是⊙O的切線;
(3)若AC=2DE,求tan∠ABD的值.
【答案】:(1)∵對角線AC為⊙O的直徑,∴∠ADC=90°,∴∠EDC=90°
(2)連接DO,∵∠EDC=90°,F(xiàn)是EC的中點,∴DF=FC,∴∠FDC=∠FCD,∵OD=OC,∴∠OCD=∠ODC,∵∠OCF=90°,∴∠ODF=∠ODC+∠FDC=∠OCD+∠DCF=∠OCF=90°,∴DF是⊙O的切線
(3)∵∠E+
6、∠DCE=90°,∠DCA+∠DCE=90°,∴∠DCA=∠E,又∵∠ADC=∠CDE=90°,∴△CDE∽△ADC,∴=,∴DC2=AD·DE.設DE=x,則AC=2x,AC2-AD2=DC2=AD·DE,即(2x)2-AD2=AD·x,整理得AD2+AD·x-20x2=0,解得AD=4x或AD=-5x(舍去),則DC==2x,故tan∠ABD=tan∠ACD===2
例4、如圖,在矩形ABCD中,點O在對角線AC上,以OA的長為半徑的圓O與AD,AC分別交于點E,F(xiàn),且∠ACB=∠DCE.
(1)判斷直線CE與⊙O的位置關系,并證明你的結論;
(2)若tan∠ACB=,BC=2,
7、求⊙O的半徑.
【答案】:(1)直線CE與⊙O相切. 理由如下:∵四邊形ABCD是矩形,∴BC∥AD,∴∠ACB=∠DAC,又∵∠ACB=∠DCE,∴∠DAC=∠DCE,連接OE,有OA=OE,則∠DAC=∠AEO=∠DCE.∵∠DCE+∠DEC=90°,∴∠AEO+∠DEC=90°,∴∠OEC=90°,即OE⊥CE.又OE是⊙O的半徑,∴直線CE與⊙O相切 (2)∵tan∠ACB==,BC=2,∴AB=BC·tan∠ACB=,∴AC=.又∵∠ACB=∠DCE,∴tan∠DCE=tan∠ACB=,∴DE=DC·tan∠DCE=1.在Rt△CDE中,CE==,設⊙O的半徑為r,則在Rt△C
8、OE中,CO2=OE2+CE2,即(-r)2=r2+3,解得r=
例5、如圖,已知AB為⊙O的直徑,AC為⊙O的切線,OC交⊙O于點D,BD的延長線交AC于點E.
(1)求證:∠1=∠CAD;
(2)若AE=EC=2,求⊙O的半徑.
【答案】:(1)∵AB為⊙O的直徑,∴∠ADB=90°,∴∠ADO+∠BDO=90°,∵AC為⊙O的切線,∴OA⊥AC,∴∠OAD+∠CAD=90°,∵OA=OD,∴∠OAD=∠ODA,∵∠1=∠BDO,∴∠1=∠CAD
(2)∵∠1=∠CAD,∠C=∠C,∴△CAD∽△CDE,∴CD∶CA=CE∶CD,∴CD2=
9、CA·CE,∵AE=EC=2,∴AC=AE+EC=4,∴CD=2,設⊙O的半徑為x,則OA=OD=x,在Rt△AOC中,OA2+AC2=OC2,∴x2+42=(2+x)2,解得x=,∴⊙O的半徑為
例6、如圖,已知⊙O是△ABC的外接圓,AD是⊙O的直徑,且BD=BC,延長AD到E,且有∠EBD=∠CAB.
(1)求證:BE是⊙O的切線;
(2)若BC=,AC=5,求圓的直徑AD及切線BE的長.
【答案】:(1)連接OB,∵BD=BC,∴∠CAB=∠BAD,∵∠EBD=∠CAB,∴∠BAD=∠EBD,∵AD是⊙O的直徑,∴∠ABD=90°,OA=OB,∴∠BAD=∠ABO,∴∠
10、EBD=∠ABO,∴∠OBE=∠EBD+∠OBD=∠ABO+∠OBD=∠ABD=90°,∵點B在⊙O上,∴BE是⊙O的切線
(2)設圓的半徑為R,連接CD,∵AD為⊙O的直徑,∴∠ACD=90°,∵BC=BD,∴OB⊥CD,∴OB∥AC,∵OA=OD,∴OF=AC=,∵四邊形ACBD是圓內(nèi)接四邊形,∴∠BDE=∠ACB,∵∠DBE=∠CAB,∴△DBE∽△CAB,∴=,∴=,∴DE=,∵∠OBE=∠OFD=90°,∴DF∥BE,∴=,∴=,∵R>0,∴R=3,∴AB==,∵=,∴BE=
例7、如圖,CD是⊙O的直徑,AB是⊙O的弦,AB⊥CD,垂足為G,OG∶OC=3∶5,AB
11、=8.
(1)求⊙O的半徑;
(2)點E為圓上一點,∠ECD=15°,將沿弦CE翻折,交CD于點F,求圖中陰影部分的面積.
【答案】:(1)連接AO,∵CD為⊙O的直徑,AB⊥CD,AB=8,∴AG=4,∵OG∶OC=3∶5,∴設⊙O的半徑為5k,則OG=3k,∴(3k)2+42=(5k)2,解得k=1或k=-1(舍去),∴5k=5,即⊙O的半徑是5
(2)將陰影部分沿CE翻折,點F的對應點為M,∵∠ECD=15°,由對稱性可知,∠DCM=30°,S陰影=S弓形CBM,連接OM,則∠MOD=60°,∴∠MOC=120°,過點M作MN⊥CD于點N,∴MN=MO·sin60°=5×=,
12、∴S陰影=S扇形OMC-S△OMC=-×5×=-,即圖中陰影部分的面積是-
例8、如圖,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=CB,以AB為直徑的⊙O交AC于點D,點E是AB邊上一點(點E不與點A,B重合),DE的延長線交⊙O于點G,DF⊥DG,且交BC于點F.
(1)求證:AE=BF;
(2)連接GB,EF,求證:GB∥EF;
(3)若AE=1,EB=2,求DG的長.
【答案】:(1)連接BD,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=BC,∴∠A=∠C=45°,∵AB為圓O的直徑,∴∠ADB=90°,即BD⊥AC,∴AD=DC=BD=AC,∠CBD=∠C=45°,∴∠
13、A=∠FBD,∵DF⊥DG,∴∠FDG=90°,∴∠FDB+∠BDG=90°,又∵∠EDA+∠BDG=90°,∴∠EDA=∠FDB,可證△AED≌△BFD(ASA),∴AE=BF
(2)連接EF,BG,∵△AED≌△BFD,∴DE=DF,∵∠EDF=90°,∴△EDF是等腰直角三角形,∴∠DEF=45°,∵∠G=∠A=45°,∴∠G=∠DEF,∴GB∥EF
(3)∵AE=BF,AE=1,∴BF=1,在Rt△EBF中,∠EBF=90°,∴根據(jù)勾股定理得EF2=EB2+BF2,∵EB=2,BF=1,∴EF==,∵△DEF為等腰直角三角形,∠EDF=90°,∴cos∠DEF==,∵EF=,∴DE=×=,∵∠G=∠A,∠GEB=∠AED,∴△GEB∽△AED,∴=,即GE·ED=AE·EB,∴·GE=2,∴GE=,則GD=GE+ED=
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