郑州中考数学—圆的综合的综合压轴题专题复习

郑州中考数学—圆的综合的综合压轴题专题复习
一、圆的综合
1．如图，⊙O是△ABC的外接圆，点E为△ABC内切圆的圆心，连接AE的延长线交BC于点F，交⊙O于点D；连接BD，过点D作直线DM，使∠BDM=∠DAC．
（1）求证：直线DM是⊙O的切线；
（2）若DF=2，且AF=4，求BD和DE的长．
【答案】（1）证明见解析（2）23
【解析】
【分析】
（1）根据垂径定理的推论即可得到OD⊥BC，再根据∠BDM=∠DBC，即可判定BC∥DM，进而得到OD⊥DM，据此可得直线DM是⊙O的切线；
（2）根据三角形内心的定义以及圆周角定理，得到∠BED=∠EBD，即可得出DB=DE，再判定△DBF∽△DAB，即可得到DB2=DF•DA，据此解答即可．
【详解】
（1）如图所示，连接OD．
∵点E是△ABC的内心，∴∠BAD=∠CAD，∴¶¶
BD CD
=，∴OD⊥BC．
又∵∠BDM=∠DAC，∠DAC=∠DBC，∴∠BDM=∠DBC，∴BC∥DM，∴OD⊥DM．
又∵OD为⊙O半径，∴直线DM是⊙O的切线．
（2）连接BE．∵E为内心，∴∠ABE=∠CBE．
∵∠BAD=∠CAD，∠DBC=∠CAD，∴∠BAD=∠DBC，∴∠BAE+∠ABE=∠CBE+∠DBC，即
∠BED=∠DBE，∴BD=DE．
又∵∠BDF=∠ADB（公共角），∴△DBF∽△DAB，∴DF DB
DB DA
=，即DB2=DF•DA．
∵DF=2，AF=4，∴DA=DF+AF=6，∴DB2=DF•DA=12，∴DB=DE=23．
【点睛】
本题主要考查了三角形的内心与外心，圆周角定理以及垂径定理的综合应用，解题时注意：平分弦所对一条弧的直径，垂直平分弦，并且平分弦所对的另一条弧；三角形的内心到三角形三边的距离相等；三角形的内心与三角形顶点的连线平分这个内角．
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，∴FE2=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，在△ABP中,C是BP边上一点,∠PAC=∠PBA,⊙O是△ABC的外接圆,AD是⊙O的直径,且交BP于点E.
（1）求证：PA是⊙O的切线；
（2）过点C作CF⊥AD，垂足为点F，延长CF交AB于点G，若AG•AB=12，求AC的长．【答案】（1）证明见解析（2）23
【解析】
试题分析：（1）根据圆周角定理得出∠ACD=90°以及利用∠PAC=∠PBA得出
∠CAD+∠PAC=90°进而得出答案；
（2）首先得出△CAG∽△BAC，进而得出AC2=AG·AB，求出AC即可.
试题解析：（1）连接CD,如图,
∵AD是⊙O的直径,
∴∠ACD=90°,
∴∠CAD+∠D=90°，
∵∠PAC=∠PBA，∠D=∠PBA，
∴∠CAD+∠PAC=90°，
即∠PAD=90°，
∴PA⊥AD，
∴PA是⊙O的切线；
（2）∵CF⊥AD，
∴∠ACF+∠CAF=90°，∠CAD+∠D=90°，
∴∠ACF=∠D，
∴∠ACF=∠B，
而∠CAG=∠BAC，
∴△ACG∽△ABC，
∴AC：AB=AG：AC，
∴AC2=AG•AB=12，
∴AC3
4．如图1，将长为10的线段OA绕点O旋转90°得到OB，点A的运动轨迹为»AB，P是半径OB上一动点，Q是»AB上的一动点，连接PQ.
发现：∠POQ＝________时，PQ有最大值，最大值为________；
思考：（1）如图2，若P是OB中点，且QP⊥OB于点P，求»BQ的长；
（2）如图3，将扇形AOB沿折痕AP折叠，使点B的对应点B′恰好落在OA的延长线上，求阴影部分面积；
探究：如图4，将扇形OAB 沿PQ 折叠，使折叠后的弧QB′恰好与半径OA 相切，切点为C ，若OP ＝6，求点O 到折痕PQ 的距离．
【答案】发现： 90°，102； 思考：（1）10 3
π=；（2）25π−1002+100；（3）点O 到折痕PQ 的距离为30.
【解析】 分析：发现：先判断出当PQ 取最大时，点Q 与点A 重合，点P 与点B 重合，即可得出结论；
思考：（1）先判断出∠POQ=60°，最后用弧长用弧长公式即可得出结论；
（2）先在Rt △B'OP 中，OP 2+(102−10)2=（10-OP ）2，解得OP=102−10，最后用面积的和差即可得出结论．
探究：先找点O 关于PQ 的对称点O′，连接OO′、O′B 、O′C 、O′P ，证明四边形OCO′B 是矩形，由勾股定理求O′B ，从而求出OO′的长，则OM=12
OO′=30． 详解：发现：∵P 是半径OB 上一动点，Q 是»AB 上的一动点，
∴当PQ 取最大时，点Q 与点A 重合，点P 与点B 重合，
此时，∠POQ=90°，PQ=22OA OB +=102；
思考：（1）如图，连接OQ ，
∵点P 是OB 的中点，
∴OP=
12OB=12
OQ ． ∵QP ⊥OB ，
∴∠OPQ=90° 在Rt △OPQ 中，cos ∠QOP=
12OP OQ =， ∴∠QOP=60°，
∴l BQ =6010101803
ππ⨯=； （2）由折叠的性质可得，BP ＝B ′P ，AB ′＝AB ＝2，
在Rt △B'OP 中，OP 2+(102−10)2=（10-OP ）2
解得OP=102−10，
S 阴影=S 扇形AOB -2S △AOP =290101210(10210)3602
π⨯-⨯⨯⨯- ＝25π−1002+100；
探究：如图2，找点O 关于PQ 的对称点O′，连接OO′、O′B 、O′C 、O′P ，
则OM=O′M ，OO′⊥PQ ，O′P=OP=3，点O′是¼B Q '所在圆的圆心，
∴O′C=OB=10，
∵折叠后的弧QB′恰好与半径OA 相切于C 点，
∴O′C ⊥AO ，
∴O′C ∥OB ，
∴四边形OCO′B 是矩形，
在Rt △O′BP 中，226425-=
在Rt △OBO′K ，2210(25)=230-，
∴OM=12O O′=12
×23030 即O 到折痕PQ 30
点睛：本题考查了折叠问题和圆的切线的性质、矩形的性质和判定，熟练掌握弧长公式l=180
n R π（n 为圆心角度数，R 为圆半径），明确过圆的切线垂直于过切点的半径，这是常考的性质；对称点的连线被对称轴垂直平分．
5．如图，CD 为⊙O 的直径，点B 在⊙O 上，连接BC 、BD ，过点B 的切线AE 与CD 的延长线交于点A ，AEO C =∠∠，OE 交BC 于点F .
（1）求证：OE ∥BD ；
（2）当⊙O 的半径为5，2sin 5
DBA ∠=时，求EF 的长.
【答案】（1）证明见解析；（2）EF 的长为
212
【解析】 试题分析：（1）连接OB ，利用已知条件和切线的性质证明；
（2）根据锐角三角函数和相似三角形的性质，直接求解即可.
试题解析：（1）连接OB ， ∵CD 为⊙O 的直径 ， ∴ 90CBD CBO OBD ∠=∠+∠=︒. ∵AE 是⊙O 的切线，∴ 90ABO ABD OBD ∠=∠+∠=︒. ∴ ABD CBO ∠=∠. ∵OB 、OC 是⊙O 的半径，∴OB=OC . ∴C CBO ∠=∠. ∴C ABD ∠=∠.
∵E C ∠=∠，∴E ABD ∠=∠. ∴ OE ∥BD .
（2）由（1）可得sin ∠C = ∠DBA= 25，在Rt △OBE 中, sin ∠C =25
BD CD =,OC =5， 4BD =∴90CBD EBO ∠=∠=︒
∵E C ∠=∠，∴△CBD ∽△EBO . ∴
BD CD BO EO
= ∴252EO =. ∵OE ∥BD ，CO =OD ，
∴CF =FB . ∴122
OF BD ==. ∴212EF OE OF =-=
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=1
2
AB=1，再利用含30度的直角三角形三边的关系
得到OH=3
BH=
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=233
∵∠AOC=120°， ∴=AOB AOB S S S -V 阴影扇
=
21202313()23602π-⨯⨯ =4339
π- 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．如图，AB 是⊙O 的直径，弦BC ＝OB ，点D 是»AC 上一动点，点E 是CD 中点，连接BD 分别交OC ，OE 于点F ，G ．
（1）求∠DGE 的度数；
（2）若CF OF ＝12，求BF GF
的值； （3）记△CFB ，△DGO 的面积分别为S 1，S 2，若CF OF
＝k ，求12S S 的值．（用含k 的式子表示）
【答案】(1)∠DGE ＝60°；(2)72；(3)12S S =211
k k k +++. 【解析】
【分析】
（1）根据等边三角形的性质，同弧所对的圆心角和圆周角的关系，可以求得∠DGE 的度数；
（2）过点F 作FH ⊥AB 于点H 设CF ＝1，则OF ＝2，OC ＝OB ＝3,根据勾股定理求出BF 的
长度，再证得△FGO ∽△FCB ，进而求得BF GF
的值； （3）根据题意，作出合适的辅助线，然后根据三角形相似、勾股定理可以用含k 的式子表示出12
S S 的值． 【详解】
解：(1)∵BC ＝OB ＝OC ，
∴∠COB ＝60°，
∴∠CDB ＝12
∠COB ＝30°， ∵OC ＝OD ，点E 为CD 中点，
∴OE ⊥CD ，
∴∠GED ＝90°，
∴∠DGE ＝60°；
(2)过点F 作FH ⊥AB 于点H
设CF ＝1，则OF ＝2，OC ＝OB ＝3
∵∠COB ＝60°
∴OH ＝12
OF ＝1， ∴HF
HB ＝OB ﹣OH ＝2，
在Rt △BHF 中，
BF ==
由OC ＝OB ，∠COB ＝60°得：∠OCB ＝60°，
又∵∠OGB ＝∠DGE ＝60°，
∴∠OGB ＝∠OCB ，
∵∠OFG ＝∠CFB ，
∴△FGO ∽△FCB ， ∴OF GF BF CF
=， ∴
， ∴BF GF =72
. (3)过点F 作FH ⊥AB 于点H ，
设OF ＝1，则CF ＝k ，OB ＝OC ＝k+1，
∵∠COB ＝60°，
∴OH ＝12OF=12
，
∴HF ＝330H 2=，HB ＝OB ﹣OH ＝k+12
， 在Rt △BHF 中， BF ＝222HB HF k k 1+=
++， 由(2)得：△FGO ∽△FCB ，
∴GO OF CB BF
=，即211GO k k k =+++， ∴GO 21k k =++，
过点C 作CP ⊥BD 于点P
∵∠CDB ＝30°
∴PC ＝12
CD ， ∵点E 是CD 中点，
∴DE ＝
12
CD ， ∴PC ＝DE ，
∵DE ⊥OE ， ∴12S S =BF GO =2211
k k k k ++++=211k k k +++
【点睛】
圆的综合题，解答本题的关键是明确题意，找出所求问题需要的条件，利用三角形相似和勾股定理、数形结合的思想解答．
8．已知，ABC ∆内接于O e ，点P 是弧AB 的中点，连接PA 、PB ；
（1）如图1，若AC BC =，求证：AB PC ⊥；
（2）如图2，若PA 平分CPM ∠，求证：AB AC =；
（3）在（2）的条件下，若24sin 25BPC ∠=，8AC =，求AP 的值．
【答案】(1)见解析;(2)见解析5 【解析】 【分析】
(1)由点P 是弧AB 的中点，可得出AP=BP , 通过证明APC BPC ∆≅∆ ,ACE BCE ∆≅∆可得出AEC BEC ∠=∠进而证明AB ⊥ PC.
(2)由PA 是∠CPM 的角平分线，得到∠MPA=∠APC, 等量代换得到∠ABC=∠ACB, 根据等腰三角形的判定定理即可证得AB=AC.
(3)过A 点作AD ⊥BC,有三线合一可知AD 平分BC,点O 在AD 上，连结OB ，则∠BOD ＝∠BAC ，根据圆周角定理可知∠BOD=∠BAC, ∠BPC=∠BAC ，由∠BOD=∠BPC 可得
sin sin BD
BOD BPC OB
∠=∠=
,设OB=25x ，根据勾股定理可算出OB 、BD 、OD 、AD 的长，再次利用勾股定理即可求得AP 的值. 【详解】
解：（1）∵点P 是弧AB 的中点，如图1， ∴AP ＝BP ，
在△APC 和△BPC 中 AP BP AC BC PC PC =⎧⎪
=⎨⎪=⎩
， ∴△APC ≌△BPC （SSS ）， ∴∠ACP ＝∠BCP ， 在△ACE 和△BCE 中
AC BC ACP BCP CE CE =⎧⎪
∠=∠⎨⎪=⎩
， ∴△ACE ≌△BCE （SAS ）， ∴∠AEC ＝∠BEC ， ∵∠AEC +∠BEC ＝180°， ∴∠AEC ＝90°，
∴AB ⊥PC ；
（2）∵PA 平分∠CPM ， ∴∠MPA ＝∠APC ，
∵∠APC +∠BPC +∠ACB ＝180°，∠MPA +∠APC +∠BPC ＝180°， ∴∠ACB ＝∠MPA ＝∠APC ， ∵∠APC ＝∠ABC ， ∴∠ABC ＝∠ACB ， ∴AB ＝AC ；
（3）过A 点作AD ⊥BC 交BC 于D ，连结OP 交AB 于E ，如图2，
由（2）得出AB ＝AC ， ∴AD 平分BC ， ∴点O 在AD 上，
连结OB ，则∠BOD ＝∠BAC ， ∵∠BPC ＝∠BAC ， ∴sin sin BOD BPC ∠=∠=2425BD
OB
=， 设OB ＝25x ，则BD ＝24x ， ∴OD 22OB BD -7x ，
在Rt ABD V 中，AD ＝25x +7x ＝32x ，BD ＝24x ， ∴AB 22AD BD +40x ，
∵AC ＝8， ∴AB ＝40x ＝8， 解得：x ＝0.2，
∴OB ＝5，BD ＝4.8，OD ＝1.4，AD ＝6.4， ∵点P 是¶AB 的中点， ∴OP 垂直平分AB ， ∴AE ＝
1
2
AB ＝4，∠AEP ＝∠AEO ＝90°， 在Rt AEO ∆中，OE 223AO AE -=，
∴PE ＝OP ﹣OE ＝5﹣3＝2，
在Rt APE ∆中，AP ＝22222425PE AE +=+=． 【点睛】
本题是一道有关圆的综合题，考查了圆周角定理、勾股定理、等腰三角形的判定定理和三线合一，是初中数学的重点和难点，一般以压轴题形出现，难度较大.
9．如图，已知在△ABC 中，∠A=90°，
（1）请用圆规和直尺作出⊙P ，使圆心P 在AC 边上，且与AB ，BC 两边都相切（保留作图痕迹，不写作法和证明）．
（2）若∠B=60°，AB=3，求⊙P 的面积． 【答案】（1）作图见解析；（2）3π 【解析】 【分析】
（1）与AB 、BC 两边都相切．根据角平分线的性质可知要作∠ABC 的角平分线，角平分线与AC 的交点就是点P 的位置．
（2）根据角平分线的性质和30°角的直角三角形的性质可求半径，然后求圆的面积． 【详解】
解：（1）如图所示，则⊙P 为所求作的圆．
（2）∵∠ABC=60°，BP 平分∠ABC ， ∴∠ABP=30°， ∵ ∠A=90°， ∴BP=2AP Rt △ABP 中,AB=3，
由勾股定理可得：3，∴S ⊙P =3π
10．.如图，△ABC 中，∠ACB ＝90°，∠A ＝30°，AB ＝6．D 是线段AC 上一个动点（不与点A 重合），⊙D 与AB 相切，切点为E ，⊙D 交射线．．DC 于点F ，过F 作FG ⊥EF 交直线．．BC 于点G ，设⊙D 的半径为r ． （1）求证AE ＝EF ；
（2）当⊙D与直线BC相切时，求r的值；
（3）当点G落在⊙D内部时，直接写出r的取值范围．
【答案】(1)见解析,(2)r=3,(3)
63 3r
<<
【解析】
【分析】
（1）连接DE，则∠ADE=60°=∠DEF+∠DFE，而∠DEF=∠DFE，则∠DEF=∠DFE=30°=∠A，即可求解；
（2）如图2所示，连接DE，当圆与BC相切时，切点为F，∠A=30°，AB=6，则BF=3，AD=2r，由勾股定理，即可求解；
（3）分点F在线段AC上、点F在线段AC的延长线上两种情况，分别求解即可．
【详解】
解：设圆的半径为r；
（1）连接DE，则∠ADE=60°=∠DEF+∠DFE，
而∠DEF=∠DFE，则∠DEF=∠DFE=30°=∠A，
∴AE=EF；
（2）如图2所示，连接DE，当圆与BC相切时，切点为F
∠A=30°，AB=6，则BF=3，AD=2r，
由勾股定理得：（3r ）2+9=36， 解得：r=3；
（3）①当点F 在线段AC 上时，如图3所示，连接DE 、DG ，
333,3933FC r GC FC r =-==-
②当点F 在线段AC 的延长线上时，如图4所示，连接DE 、DG ，
333,3339FC r GC FC r ===-
两种情况下GC 符号相反，GC 2相同， 由勾股定理得：DG 2=CD 2+CG 2， 点G 在圆的内部，故：DG2＜r2， 即：22(332)(339)2r r r +-< 整理得：25113180r r -+< 63
3r <<【点睛】
本题考查了圆的综合题：圆的切线垂直于过切点的半径；利用勾股定理计算线段的长．
11．如图，已知△ABC ，2，3BC =，∠B=45°，点D 在边BC 上，联结AD ， 以点A 为圆心，AD 为半径画圆，与边AC 交于点E ，点F 在圆A 上，且AF ⊥AD ．
（1）设BD 为x ，点D 、F 之间的距离为y ，求y 关于x 的函数解析式，并写出定义域；
（2）如果E 是»DF
的中点，求:BD CD 的值； （3）联结CF ，如果四边形ADCF 是梯形，求BD 的长 ．
【答案】(1) 2442y x x =-+(0≤x≤3); (2)
45; (3) BD 的长是1或1+5. 【解析】 【分析】
（1）过点A 作AH ⊥BC ，垂足为点H ．构造直角三角形，利用解直角三角形和勾股定理求得AD 的长度．联结DF ，点D 、F 之间的距离y 即为DF 的长度，在Rt △ADF 中，利用锐角三角形函数的定义求得DF 的长度，易得函数关系式． （2）由勾股定理求得：AC=
22AH DH +．设DF 与AE 相交于点Q ，通过解Rt △DCQ 和
Rt △AHC 推知
1
2
DQ CQ =．故设DQ=k ，CQ=2k ，AQ=DQ=k ，所以再次利用勾股定理推知DC 的长度，结合图形求得线段BD 的长度，易得答案．
（3）如果四边形ADCF 是梯形，则需要分类讨论：①当AF ∥DC 、②当AD ∥FC ．根据相似三角形的判定与性质，结合图形解答． 【详解】
（1）过点A 作AH ⊥BC ，垂足为点H ．
∵∠B =45°，AB 2∴·cos 1BH AH AB B ===． ∵BD 为x ，∴1DH x =-．
在Rt △ADH 中，90AHD ∠=︒，∴22222AD AH DH x x =
+=-+．
联结DF ，点D 、F 之间的距离y 即为DF 的长度．
∵点F 在圆A 上，且AF ⊥AD ，∴AD AF =，45ADF ∠=︒． 在Rt △ADF 中，90DAF ∠=︒，∴2442cos AD
DF x x ADF
==-+∠
∴2442y x x =-+．()03x ≤≤ ;
（2）∵E 是DF 的中点，∴AE DF ⊥，AE 平分DF ．
∵BC=3
，∴312HC =-=．∴
AC =．
设DF 与AE 相交于点Q ，在Rt △DCQ 中，90DQC ∠=︒，tan DQ
DCQ CQ
∠=． 在Rt △AHC 中，90AHC ∠=︒，1
tan 2
AH ACH HC ∠==． ∵DCQ ACH ∠=∠，∴
1
2
DQ CQ =． 设,2DQ k CQ k ==，AQ DQ k ==，
∵
3k =k =
，∴53DC ==．
∵43BD BC DC =-=
，∴4
:5
BD CD =． （3）如果四边形ADCF 是梯形
则①当AF ∥DC 时，45AFD FDC ∠=∠=︒．
∵45ADF ∠=︒，∴AD BC ⊥，即点D 与点H 重合． ∴1BD =． ②当AD ∥FC 时，45ADF CFD ∠=∠=︒． ∵45B ∠=︒，∴B CFD ∠=∠．
∵B BAD ADF FDC ∠+∠=∠+∠，∴BAD FDC ∠=∠． ∴ABD ∆∽DFC ∆．∴AB AD
DF DC
=． ∵
DF =
，DC BC BD =-．
∴2
AD BC BD =-．即
2
3x =-,
整理得 210x x --=，解得 x =
综上所述，如果四边形ADCF 是梯形，BD 的长是1或2
． 【点睛】
此题属于圆的综合题，涉及了平行四边形的性质、相似三角形的判定与性质、三角函数值以及勾股定理等知识，综合性较强，解答本题需要我们熟练各部分的内容，对学生的综合能力要求较高，一定要注意将所学知识贯穿起来．
12．已知四边形ABCD 是⊙O 的内接四边形，∠DAB ＝120°，BC ＝CD ，AD ＝4，AC ＝7，求AB 的长度．
【答案】AB ＝3． 【解析】 【分析】
作DE ⊥AC ，BF ⊥AC ，根据弦、弧、圆周角、圆心角的关系，求得BC CD =u u u r u u u r
，进而得到∠DAC ＝∠CAB ＝60°，在Rt △ADE 中，根据60°锐角三角函数值，可求得DE ＝23，AE ＝2，再由Rt △DEC 中，根据勾股定理求出DC 的长，在△BFC 和△ABF 中，利用60°角的锐角三角函数值及勾股定理求出AF 的长，然后根据求出的两个结果，由AB ＝2AF ，分类讨论求出AB 的长即可. 【详解】
作DE ⊥AC ，BF ⊥AC ，
∵BC ＝CD ，
∴BC CD =u u u r u u u r
，
∴∠CAB ＝∠DAC ， ∵∠DAB ＝120°， ∴∠DAC ＝∠CAB ＝60°， ∵DE ⊥AC ，
∴∠DEA ＝∠DEC ＝90°， ∴sin60°＝
4DE ，cos60°＝4
AE
， ∴DE ＝3AE ＝2， ∵AC ＝7， ∴CE ＝5， ∴DC ()
2
223537+=
∴BC 37， ∵BF ⊥AC ，
∴∠BFA ＝∠BFC ＝90°， ∴tan60°＝
BF
AF
，BF 2+CF 2＝BC 2， ∴BF
， ∴
()2
2
2
7AF +-=
，
∴AF ＝2或AF ＝32
， ∵cos60°＝
AF
AB
， ∴AB ＝2AF ，
当AF ＝2时，AB ＝2AF ＝4， ∴AB ＝AD ， ∵DC ＝BC ，AC ＝AC ， ∴△ADC ≌△ABC （SSS ）， ∴∠ADC ＝∠ABC ， ∵ABCD 是圆内接四边形， ∴∠ADC+∠ABC ＝180°， ∴∠ADC ＝∠ABC ＝90°，
但AC 2＝49，2
222453AD DC +=+=，
AC 2≠AD 2+DC 2，
∴AB ＝4（不合题意，舍去），
当AF ＝
3
2
时，AB ＝2AF ＝3， ∴AB ＝3． 【点睛】
此题主要考查了圆的相关性质和直角三角形的性质，解题关键是构造直角三角形模型，利用直角三角形的性质解题.
13．如图，AB 是半圆⊙O 的直径，点C 是半圆⊙O 上的点，连接AC ，BC ，点E 是AC 的中点，点F 是射线OE 上一点．
（1）如图1，连接FA ，FC ，若∠AFC ＝2∠BAC ，求证：FA ⊥AB ；
（2）如图2，过点C 作CD ⊥AB 于点D ，点G 是线段CD 上一点（不与点C 重合），连接FA ，FG ，FG 与AC 相交于点P ，且AF ＝FG ． ①试猜想∠AFG 和∠B 的数量关系，并证明；
②连接OG ，若OE ＝BD ，∠GOE ＝90°，⊙O 的半径为2，求EP 的长．
【答案】（1）见解析；（2）①结论：∠GFA＝2∠ABC．理由见解析；②PE＝3
．
【解析】
【分析】
（1）证明∠OFA＝∠BAC，由∠EAO+∠EOA＝90°，推出∠OFA+∠AOE＝90°，推出∠FAO＝90°即可解决问题．
（2）①结论：∠GFA＝2∠ABC．连接FC．由FC＝FG＝FA，以F为圆心FC为半径作
⊙F．因为»»
AG AG
，推出∠GFA＝2∠ACG，再证明∠ACG＝∠ABC．
②图2﹣1中，连接AG，作FH⊥AG于H．想办法证明∠GFA＝120°，求出EF，OF，OG即可解决问题．
【详解】
（1）证明：连接OC．
∵OA＝OC，EC＝EA，
∴OF⊥AC，
∴FC＝FA，
∴∠OFA＝∠OFC，
∵∠CFA＝2∠BAC，
∴∠OFA＝∠BAC，
∵∠OEA＝90°，
∴∠EAO+∠EOA＝90°，
∴∠OFA+∠AOE＝90°，
∴∠FAO＝90°，
∴AF⊥AB．
（2）①解：结论：∠GFA＝2∠ABC．
理由：连接FC．
∵OF 垂直平分线段AC ，
∴FG ＝FA ，
∵FG ＝FA ，
∴FC ＝FG ＝FA ，以F 为圆心FC 为半径作⊙F ．
∵»»AG AG =，
∴∠GFA ＝2∠ACG ，
∵AB 是⊙O 的直径，
∴∠ACB ＝90°，
∵CD ⊥AB ，
∴∠ABC +∠BCA ＝90°，
∵∠BCD +∠ACD ＝90°，
∴∠ABC ＝∠ACG ，
∴∠GFA ＝2∠ABC ．
②如图2﹣1中，连接AG ，作FH ⊥AG 于H ．
∵BD ＝OE ，∠CDB ＝∠AEO ＝90°，∠B ＝∠AOE ，
∴△CDB ≌△AEO （AAS ），
∴CD ＝AE ，
∵EC ＝EA ，
∴AC ＝2CD ．
∴∠BAC ＝30°，∠ABC ＝60°，
∴∠GFA ＝120°，
∵OA ＝OB ＝2，
∴OE ＝1，AE ＝
，BA ＝4，BD ＝OD ＝1， ∵∠GOE ＝∠AEO ＝90°，
∴OG ∥AC ， 323DG OG ∴==, 222213AG DG AD ∴=+=
，
∵FG ＝FA ，FH ⊥AG ，
∴AH ＝HG ＝21，∠AFH ＝60°， ∴AF
＝27sin 60AH ︒=， 在Rt △AEF 中，EF ＝
2213AF AE -=， ∴OF ＝OE +EF ＝
43 ， ∵PE ∥OG ，
∴PE EF OG 0F
=， ∴1
34
233=， ∴PE ＝36
． 【点睛】
圆综合题，考查了垂径定理，勾股定理，圆周角定理，全等三角形的判定和性质，锐角三角函数，解直角三角形等知识，解题的关键是学会添加常用辅助线，构造直角三角形解决问题.
14．如图，AB 是⊙O 的直径，AD 是⊙O 的弦，点F 是DA 延长线上的一点，过⊙O 上一点C 作⊙O 的切线交DF 于点E ，CE ⊥DF ．
(1)求证：AC 平分∠FAB ；
(2)若AE ＝1，CE ＝2，求⊙O 的半径．
【答案】（1）证明见解析；（2）
52
【解析】 试题分析：（1）连接OC ，根据切线的性质和圆周角定理，得出∠OCA =∠OAC 与∠CAE =∠OCA ，然后根据角平分线的定义可证明；
（2）由圆周角定理得到∠BCA=90°，由垂直的定义，可求出∠CEA=90°，从而根据两角对应相等的两三角形相似可证明△ACB ∽△AEC ，再根据相似三角形的对应边成比例求得AB 的
长，从而得到圆的半径.
试题解析：(1)证明：连接OC.
∵CE是⊙O的切线，∴∠OCE =90°
∵CE⊥DF，∴∠CEA=90°，
∴∠ACE+∠CAE=∠ACE+∠OCA=90°，∴∠CAE=∠OCA ∵OC＝OA，∴∠OCA=∠OAC.
∴∠CAE=∠OAC，即AC平分∠FAB
(2)连接BC.
∵AB是⊙O的直径，∴∠ACB =∠AEC =90°.
又∵∠CAE=∠OAC，∴△ACB∽△AEC,∴AB AC AC AE
=.
∵AE＝1，CE＝2，∠AEC =90°，∴2222
125
AC AE CE
=+=+=
∴
()2
25
5
1
AC
AB
AE
===，∴⊙O的半径为
5
2
．
15．如图1，D是⊙O的直径BC上的一点，过D作DE⊥BC交⊙O于E、N，F是⊙O上的一点，过F的直线分别与CB、DE的延长线相交于A、P，连结CF交PD于M，∠C＝
1
2
∠P．
（1）求证：PA是⊙O的切线；
（2）若∠A＝30°，⊙O的半径为4，DM＝1，求PM的长；
（3）如图2，在（2）的条件下，连结BF、BM；在线段DN上有一点H，并且以H、D、C 为顶点的三角形与△BFM相似，求DH的长度．
【答案】（1）证明见解析；（2）PM＝32；（3）满足条件的DH 63
-
或
1223
+【解析】【分析】
（1）如图1中，作PH⊥FM于H．想办法证明∠PFH=∠PMH，∠C=∠OFC，再根据等角的余角相等即可解决问题；
（2）解直角三角形求出AD，PD即可解决问题；
（3）分两种情形①当△CDH∽△BFM时，DH CD FM BF
=．
②当△CDH∽△MFB时，DH CD
FB MF
=，分别构建方程即可解决问题；
【详解】
（1）证明：如图1中，作PH⊥FM于H．
∵PD⊥AC，∴∠PHM＝∠CDM＝90°，∵∠PMH＝∠DMC，∴∠C＝∠MPH，∵∠C＝1
2
∠FPM，∴∠HPF＝∠HPM，
∵∠HFP+∠HPF＝90°，∠HMP+∠HPM＝90°，∴∠PFH＝∠PMH，
∵OF＝OC，∴∠C＝∠OFC，
∵∠C+∠CMD＝∠C+∠PMF＝∠C+∠PFH＝90°，
∴∠OFC+∠PFC＝90°，∴∠OFP＝90°，
∴直线PA是⊙O的切线．
（2）解：如图1中，∵∠A＝30°，∠AFO＝90°，∴∠AOF＝60°，
∵∠AOF＝∠OFC+∠OCF，∠OFC＝∠OCF，∴∠C＝30°，
∵⊙O的半径为4，DM＝1，
∴OA＝2OF＝8，CD33，
∴OD＝OC﹣CD＝43，
∴AD＝OA+OD＝8+43＝123，
在Rt△ADP中，
DP＝AD•tan30°＝（123）3
＝3﹣1，
∴PM＝PD﹣DM＝3﹣2．（3）如图2中，
由（2）可知：BF ＝12
BC ＝4，FM 3BF ＝3，CM ＝2DM ＝2，CD 3 ， ∴FM ＝FC ﹣CM ＝3﹣2，
①当△CDH ∽△BFM 时，
DH CD FM BF = ， ∴34
432=- ，∴DH ＝632 ②当△CDH ∽△MFB 时，
DH CD FB MF =， ∴34432
DH =-，∴DH 1223+ ， ∵DN ()22443833--=-，
∴DH ＜DN ，符合题意，
综上所述，满足条件的DH 63-1223+． 【点睛】
本题考查圆综合题、切线的判定、解直角三角形、相似三角形的判定和性质等知识，解题的关键是熟练掌握基本知识，学会用分类讨论的思想思考问题.。