2020-2021中考数学复习《圆的综合》专项综合练习附答案解析

2020-2021中考数学复习《圆的综合》专项综合练习附答案解析
一、圆的综合
1．（1）如图1，在矩形ABCD 中，点O 在边AB 上，∠AOC =∠BOD ，求证：AO =OB ； （2）如图2，AB 是⊙O 的直径，PA 与⊙O 相切于点A ，OP 与⊙O 相交于点C ，连接CB ，∠OPA =40°，求∠ABC 的度数．
【答案】（1）证明见解析；（2）25°. 【解析】
试题分析： （1）根据等量代换可求得∠AOD=∠BOC ，根据矩形的对边相等，每个角都是直角，可知∠A=∠B=90°，AD=BC ，根据三角形全等的判定AAS 证得△AOD ≌△BOC ，从而得证结论．
（2）利用切线的性质和直角三角形的两个锐角互余的性质得到圆心角∠POA 的度数，然后利用圆周角定理来求∠ABC 的度数． 试题解析：（1）∵∠AOC=∠BOD ∴∠AOC -∠COD=∠BOD-∠COD 即∠AOD=∠BOC ∵四边形ABCD 是矩形 ∴∠A=∠B=90°，AD=BC ∴AOD BOC ∆≅∆ ∴AO=OB
（2）解：∵AB 是O e 的直径，PA 与O e 相切于点A ， ∴PA ⊥AB ， ∴∠A=90°. 又∵∠OPA=40°， ∴∠AOP=50°， ∵OB=OC ， ∴∠B=∠OCB. 又∵∠AOP=∠B+∠OCB ， ∴1
252
B OCB AOP ∠=∠=
∠=︒.
2．定义：有一个角是其邻角一半的圆内接四边形叫做圆内倍角四边形．
（1）如图1，四边形ABCD 内接于⊙O ，∠DCB ﹣∠ADC=∠A ，求证：四边形ABCD 为圆内接倍角四边形；
（2）在（1）的条件下，⊙O 半径为5．
①若AD为直径，且sinA=4
5
，求BC的长；
②若四边形ABCD中有一个角为60°，且BC=CD，则四边形ABCD的面积是；（3）在（1）的条件下，记AB=a，BC=b，CD=c，AD=d，求证：d2﹣b2=ab+cd．
【答案】（1）见解析；（2）①BC＝6，②753
或
75
4
；（3）见解析
【解析】
【分析】
（1）先判断出∠ADC=180°﹣2∠A．进而判断出∠ABC=2∠A，即可得出结论；
（2）①先用锐角三角函数求出BD，进而得出AB，由（1）得出∠ADB=∠BDC，即可得出结论；
②分两种情况：利用面积和差即可得出结论；
（3）先得出BE=BC=b，DE=DA=b，进而得出CE=d﹣c，再判断出△EBC∽△EDA，即可得出结论．
【详解】
（1）设∠A=α，则∠DCB=180°﹣α．
∵∠DCB﹣∠ADC=∠A，∴∠ADC=∠DCB﹣∠A=180°﹣α﹣α=180°﹣2α，∴∠ABC=180°﹣∠ADC=2α=2∠A，∴四边形ABCD是⊙O内接倍角四边形；
（2）①连接BD．
∵AD是⊙O的直径，∴∠ABD=90°．在Rt△ABD中，AD=2×5=10，sin∠A=4
5
，∴BD=8，根据勾股定理得：AB=6，设∠A=α，∴∠ADB=90°﹣α．
由（1）知，∠ADC=180°﹣2α，∴∠BDC=90°﹣α，∴∠ADB=∠BDC，∴BC=AB=6；
②若∠ADC=60°时．
∵四边形ABCD是圆内接倍角四边形，∴∠BCD=120°或∠BAD=30°．
Ⅰ、当∠BCD=120°时，如图3，连接OA，OB，OC，OD．
∵BC =CD ，∴∠BOC =∠COD ，∴∠OCD =∠OCB =
1
2
∠BCD =60°，∴∠CDO =60°，∴AD 是⊙O 的直径，（为了说明AD 是直径，点O 没有画在AD 上） ∴∠ADC +∠BCD =180°，∴BC ∥AD ，∴AB =CD ．
∵BC =CD ，∴AB =BC =CD ，∴△OAB ，△BOC ，△COD 是全等的等边三角形，∴S 四边形
ABCD =3S △AOB =3×
34×52=7534
． Ⅱ、当∠BAD =30°时，如图4，连接OA ，OB ，OC ，OD ． ∵四边形ABCD 是圆内接四边形，∴∠BCD =180°﹣∠BAD =150°． ∵BC =CD ，∴∠BOC =∠COD ，∴∠BCO =∠DCO =1
2
∠BCD =75°，∴∠BOC =∠DOC =30°，∴∠OBA =45°，∴∠AOB =90°． 连接AC ，∴∠DAC =
1
2
∠BAD =15°． ∵∠ADO =∠OAB ﹣∠BAD =15°，∴∠DAC =∠ADO ，∴OD ∥AC ，∴S △OAD =S △OCD ． 过点C 作CH ⊥OB 于H ． 在Rt △OCH 中，CH =12OC =5
2
，∴S 四边形ABCD =S △COD +S △BOC +S △AOB ﹣S △AOD =S △BOC +S △AOB =1522⨯×5+12×5×5=754
． 故答案为：
753或754；
（3）延长DC ，AB 交于点E ．
∵四边形ABCD 是⊙O 的内接四边形，∴∠BCE =∠A =
1
2
∠ABC ． ∵∠ABC =∠BCE +∠A ，∴∠E =∠BCE =∠A ，∴BE =BC =b ，DE =DA =b ，∴CE =d ﹣c ． ∵∠BCE =∠A ，∠E =∠E ，∴△EBC ∽△EDA ，∴CE BC AE AD =，∴d c b
a b d
-=+，∴d 2﹣b 2=ab +cd ．
【点睛】
本题是圆的综合题，主要考查了圆的内接四边形的性质，新定义，相似三角形的判定和性质，等边三角形的判定和性质，正确作出辅助线是解答本题的关键．
3．如图，AB是半圆O的直径，C是的中点，D是的中点，AC与BD相交于点E.
（1）求证：BD平分∠ABC；
（2）求证：BE=2AD；
（3）求DE
BE
的值.
【答案】（1）答案见解析（2）BE=AF=2AD（3）21 2 -
【解析】
试题分析：（1）根据中点弧的性质，可得弦AD=CD，然后根据弦、弧、圆周角、圆心角的性质求解即可；
（2）延长BC与AD相交于点F, 证明△BCE≌△ACF, 根据全等三角形的性质可得
BE=AF=2AD；
（3）连接OD,交AC于H.简要思路如下：设OH为1，则BC为2，OB=OD=2，
DH=21
-, 然后根据相似三角形的性质可求解.
试题解析：（1）∵D是的中点
∴AD=DC
∴∠CBD=∠ABD
∴BD平分∠ABC
（2）提示：延长BC与AD相交于点F,
证明△BCE≌△ACF,
BE=AF=2AD
（3）连接OD,交AC于H.简要思路如下：设OH为1，则BC为2，OB=OD=2，
DH=21
-, DE
BE
=
DH
BC
DE BE =
21
2
-
4．如图，在⊙O中，直径AB⊥弦CD于点E，连接AC，BC，点F是BA延长线上的一点，且∠FCA＝∠B.
(1)求证：CF是⊙O的切线；
(2)若AE＝4，tan∠ACD＝3
，求FC的长．
【答案】（1）见解析
【解析】
分析：（1）利用圆周角定理以及等腰三角形的性质得出∠OCF=90°，进而得出答案；（2）根据正切的性质求出EC的长，然后利用垂径定理求出圆的半径，再根据等边三角形的性质，利用勾股定理求出即可．
详解：(1)证明：连接OC.∵AB是⊙O的直径，
∴∠ACB＝90°，∴∠OCB＋∠ACO＝90°.
∵OB＝OC，∴∠B＝∠OCB.
又∵∠FCA＝∠B，∴∠FCA＝∠OCB，
∴∠FCA＋∠ACO＝90°，即∠FCO＝90°，
∴FC⊥OC，
∴FC是⊙O切线．
(2)解：∵AB⊥CD，∴∠AEC＝90°，∴EC=
AE
43 tan ACE3
∠
==
设OA＝OC＝r，则OE＝OA－AE＝r－4.在Rt△OEC中，OC2＝OE2＋CE2，
即r2＝(r－4)2＋(43)2，解得r＝8.
∴OE＝r－4＝4＝AE.
∵CE⊥OA，∴CA＝CO＝8，
∴△AOC是等边三角形，
∴∠FOC＝60°，∴∠F＝30°.
在Rt△FOC中，
∵∠OCF＝90°，OC＝8，∠F＝30°，
∴OF＝2OC＝16，
∴FC＝22
OF OC83
-=.
点睛：此题主要考查了切线的判定、垂径定理的推论以及勾股定理等知识，得出BC的长是解题关键．
5．如图，△ABC中，∠A=45°，D是AC边上一点，⊙O经过D、A、B三点，OD∥BC．（1）求证：BC与⊙O相切；
（2）若OD=15，AE=7，求BE的长．
【答案】(1)见解析;(2)18.
【解析】
分析：（1）连接OB，求出∠DOB度数，根据平行线性质求出∠CBO=90°，根据切线判定得出即可；
（2）延长BO交⊙O于点F，连接AF，求出∠ABF，解直角三角形求出BE．
详解：（1）证明：连接OB．
∵∠A=45°，
∴∠DOB=90°．
∵OD∥BC，
∴∠DOB+∠CBO=180°．
∴∠CBO=90°．
∴直线BC是⊙O的切线．
（2）解：连接BD．则△ODB是等腰直角三角形，
∴∠ODB=45°，BD=OD=15，
∵∠ODB=∠A，∠DBE=∠DBA，
∴△DBE∽△ABD，
∴BD2=BE•BA，
∴（15）2=（7+BE）BE，
∴BE=18或﹣25（舍弃），
∴BE=18．
点睛：本题考查了切线的判定，圆周角定理，解直角三角形等知识点，能综合运用定理进行推理和计算是解此题的关键，题目综合性比较强，难度偏大．
6．如图，△ABC内接于⊙O，且AB为⊙O的直径．∠ACB的平分线交⊙O于点D，过点D 作⊙O的切线PD交CA的延长线于点P，过点A作AE⊥CD于点E，过点B作BF⊥CD于点F．
（1）求证：DP∥AB；
（2）若AC=6，BC=8，求线段PD的长．
【答案】详见解析
【解析】
【分析】
（1）连接OD，由AB为⊙O的直径，根据圆周角定理得∠ACB=90°，再由
∠ACD=∠BCD=45°，则∠DAB=∠ABD=45°，所以△DAB为等腰直角三角形，所以DO⊥AB，根据切线的性质得OD⊥PD，于是可得到DP∥AB．
（2）先根据勾股定理计算出AB=10，由于△DAB为等腰直角三角形，可得到
AD52
22
===△ACE为等腰直角三角形，得到
AE CE32
22
====，在Rt△AED中利用勾股定理计算出DE=2，则
CD=2，易证得∴△PDA∽△PCD，得到PD PA AD52
PC PD CD72
===，所以PA=
5
7
PD，
PC=7
5
PD，然后利用PC=PA+AC可计算出PD．
【详解】
解：（1）证明：如图，连接OD，
∵AB为⊙O的直径，∴∠ACB=90°．
∵∠ACB的平分线交⊙O于点D，∴∠ACD=∠BCD=45°．
∴∠DAB=∠ABD=45°．∴△DAB为等腰直角三角形．
∴DO⊥AB．
∵PD为⊙O的切线，∴OD⊥PD．
∴DP∥AB．
（2）在Rt△ACB中，，
∵△DAB为等腰直角三角形，∴．
∵AE⊥CD，∴△ACE为等腰直角三角形．∴．在Rt△AED中，，
∴．
∵AB∥PD，∴∠PDA=∠DAB=45°．∴∠PAD=∠PCD．
又∵∠DPA=∠CPD，∴△PDA∽△PCD．∴．
∴PA=7
5PD，PC=
5
7
PD．
又∵PC=PA+AC，∴7
5
PD+6=
5
7
PD，解得PD=．
7．如图1，延长⊙O的直径AB至点C，使得BC=1
2
AB，点P是⊙O上半部分的一个动点
（点P不与A、B重合），连结OP，CP．
（1）∠C的最大度数为；
（2）当⊙O的半径为3时，△OPC的面积有没有最大值？若有，说明原因并求出最大值；若没有，请说明理由；
（3）如图2，延长PO交⊙O于点D，连结DB，当CP=DB时，求证：CP是⊙O的切线．
【答案】（1）30°；（2）有最大值为9，理由见解析；（3）证明见解析.
【解析】
试题分析：（1）当PC与⊙O相切时，∠OCP的度数最大，根据切线的性质即可求得；（2）由△OPC的边OC是定值，得到当OC边上的高为最大值时，△OPC的面积最大，当PO⊥OC时，取得最大值，即此时OC边上的高最大，于是得到结论；
（3）根据全等三角形的性质得到AP=DB，根据等腰三角形的性质得到∠A=∠C，得到
CO=OB+OB=AB，推出△APB≌△CPO，根据全等三角形的性质得到∠CPO=∠APB，根据圆周角定理得到∠APB=90°，即可得到结论．
试题解析：（1）当PC与⊙O相切时，∠OCP最大．如图1，所示：
∵sin∠OCP=OP
OC =
2
4
=
1
2
，∴∠OCP=30°
∴∠OCP的最大度数为30°，
故答案为：30°；
（2）有最大值，理由：
∵△OPC的边OC是定值，∴当OC边上的高为最大值时，△OPC的面积最大，
而点P在⊙O上半圆上运动，当PO⊥OC时，取得最大值，即此时OC边上的高最大，
也就是高为半径长，∴最大值S△OPC=1
2
OC•OP=
1
2
×6×3=9；
（3）连结AP，BP，如图2，
在△OAP与△OBD中，
OA OD
AOP BOD
OP OB
=
⎧
⎪
∠=∠
⎨
⎪=
⎩
，∴△OAP≌△OBD，∴AP=DB，
∵PC=DB，∴AP=PC，
∵PA=PC，∴∠A=∠C，
∵BC=1
2
AB=OB，∴CO=OB+OB=AB，
在△APB和△CPO中，
AP CP
A C
AB CO
=
⎧
⎪
∠=∠
⎨
⎪=
⎩
，∴△APB≌△CPO，∴∠CPO=∠APB，
∵AB为直径，∴∠APB=90°，∴∠CPO=90°，∴PC切⊙O于点P，即CP是⊙O的切线．
8．阅读下列材料：
如图1，⊙O 1和⊙O 2外切于点C ，AB 是⊙O 1和⊙O 2外公切线，A 、B 为切点， 求证：AC ⊥BC
证明：过点C 作⊙O 1和⊙O 2的内公切线交AB 于D ， ∵DA 、DC 是⊙O 1的切线 ∴DA=DC ． ∴∠DAC=∠DCA ． 同理∠DCB=∠DBC ．
又∵∠DAC+∠DCA+∠DCB+∠DBC=180°， ∴∠DCA+∠DCB=90°． 即AC ⊥BC ．
根据上述材料，解答下列问题：
（1）在以上的证明过程中使用了哪些定理？请写出两个定理的名称或内容； （2）以AB 所在直线为x 轴，过点C 且垂直于AB 的直线为y 轴建立直角坐标系（如图2），已知A 、B 两点的坐标为（﹣4，0），（1，0），求经过A 、B 、C 三点的抛物线y=ax 2+bx+c 的函数解析式；
（3）根据（2）中所确定的抛物线，试判断这条抛物线的顶点是否落在两圆的连心O 1O 2上，并说明理由．
【答案】（1）见解析；（2）213
222
y x x =+- ；（3）见解析 【解析】
试题分析：（1）由切线长相等可知用了切线长定理；由三角形的内角和是180°，可知用了三角形内角和定理；
（2）先根据勾股定理求出C 点坐标，再用待定系数法即可求出经过、、A B C 三点的抛物线的函数解析式；
（3）过C 作两圆的公切线，交AB 于点D ，由切线长定理可求出D 点坐标，根据,C D
两点的坐标可求出过,C D 两点直线的解析式，根据过一点且互相垂直的两条直线解析式的关系可求出过两圆圆心的直线解析式，再把抛物线的顶点坐标代入直线的解析式看是否适合即可．
试题解析：(1)DA 、DC 是1O e 的切线， ∴DA =DC .应用的是切线长定理；
180DAC DCA DCB DBC ∠+∠+∠+∠=o ，应用的是三角形内角和定理.
(2)设C 点坐标为(0,y ),则222AB AC BC =+， 即()
()2
2
22241
41y y --=-+++，
即2
25172y =+,解得y =2(舍去)或y =−2.
故C 点坐标为(0,−2)，
设经过、、A B C 三点的抛物线的函数解析式为2
y ax bx c ，
=++ 则16400
2,a b c a b c c -+=⎧⎪++=⎨⎪=-⎩ 解得12322a b c ⎧
=⎪⎪
⎪
=⎨⎪
=-⎪⎪⎩
，
故所求二次函数的解析式为213
2.22
y x x =+-
(3)过C 作两圆的公切线CD 交AB 于D ,则AD =BD =CD ,由A (−4,0),B (1,0)可知3
(,0)2
D -， 设过CD 两点的直线为y =kx +b ,则
3
02
2k b b ⎧-+=⎪⎨⎪=-⎩， 解得432k b ⎧=-
⎪⎨⎪=-⎩，
故此一次函数的解析式为4
23
y x =-
-， ∵过12,O O 的直线必过C 点且与直线4
23
y x =--垂直， 故过12,O O 的直线的解析式为3
24
y x =
-， 由(2)中所求抛物线的解析式可知抛物线的顶点坐标为325(,)28
--， 代入直线解析式得
3325
2,428
⎛⎫⨯--=- ⎪⎝⎭ 故这条抛物线的顶点落在两圆的连心12O O 上.
9．在平面直角坐标系中，已知点A（2，0），点B（0，），点O（0，0）．△AOB绕着O顺时针旋转，得△A'OB'，点A、B旋转后的对应点为A'，B'，记旋转角为α．
（Ⅰ）如图1，A'B'恰好经过点A时，求此时旋转角α的度数，并求出点B'的坐标；（Ⅱ）如图2，若0°＜α＜90°，设直线AA'和直线BB'交于点P，求证：AA'⊥BB'；
（Ⅲ）若0°＜α＜360°，求（Ⅱ）中的点P纵坐标的最小值（直接写出结果即可）．
【答案】（Ⅰ）α＝60°，B'（3，）；（Ⅱ）见解析；（Ⅲ）点P纵坐标的最小值为
﹣2．
【解析】
【分析】
（Ⅰ）作辅助线,先根据点A（2,0）,点B（0,）,确定∠ABO＝30°,证明△AOA'是等边三角形,得旋转角α＝60°,证明△COB'是30°的直角三角形,可得B'的坐标;
（Ⅱ）依据旋转的性质可得∠BOB'＝∠AOA'＝α,OB＝OB',OA＝OA',即可得出∠OBB'＝∠OA'A
＝（180°﹣α）,再根据∠BOA'＝90°+α,四边形OBPA'的内角和为360°,即可得到∠BPA'＝90°,即AA'⊥BB';
（Ⅲ）作AB的中点M（1,）,连接MP,依据点P的轨迹为以点M为圆心,以MP＝AB＝2
为半径的圆,即可得到当PM∥y轴时,点P纵坐标的最小值为﹣2.
【详解】
解：（Ⅰ）如图1，过B'作B'C⊥x轴于C,
∵OA ＝2,OB＝2,∠AOB＝90°,
∴∠ABO＝30°,∠BAO＝60°,
由旋转得：OA＝OA',∠A'＝∠BAO＝60°,
∴△OAA'是等边三角形,
∴α＝∠AOA'＝60°,
∵OB＝OB'＝2,∠COB'＝90°﹣60°＝30°,
∴B'C＝OB’＝,
∴OC＝3,
∴B'（3,）,
（Ⅱ）证明：如图2,∵∠BOB'＝∠AOA'＝α,OB＝OB',OA＝OA',∴∠OBB'＝∠OA'A＝（180°﹣α）,
∵∠BOA'＝90°+α,四边形OBPA'的内角和为360°,
∴∠BPA'＝360°﹣（180°﹣α）﹣（90°+α）＝90°,
即AA'⊥BB';
（Ⅲ）点P纵坐标的最小值为-2．理由是：
如图，作AB的中点M（1,）,连接MP,
∵∠APB＝90°,
∴点P的轨迹为以点M为圆心,以MP＝AB＝2为半径的圆,除去点（2,2）,
∴当PM⊥x轴时,点P纵坐标的最小值为﹣2．
【点睛】
本题属于几何变换综合题,主要考查了旋转的性质,含30°角的直角三角形的性质,四边形内角和以及圆周角定理的综合运用,解决问题的关键是判断点P的轨迹为以点M为圆心,以MP 为半径的圆．
10．如图，AB是圆O的直径，O为圆心，AD、BD是半圆的弦，且∠PDA=∠PBD．延长PD 交圆的切线BE于点E
(1)判断直线PD是否为⊙O的切线，并说明理由；
(2)如果∠BED=60°，PD=3，求PA的长；
(3)将线段PD以直线AD为对称轴作对称线段DF，点F正好在圆O上，如图2，求证：四边形DFBE为菱形．
【答案】（1）证明见解析；（2）1；（3）证明见解析.
【解析】
【分析】
（1）连接OD，由AB是圆O的直径可得∠ADB=90°，进而求得∠ADO+∠PDA=90°，即可得出直线PD为⊙O的切线；
（2）根据BE是⊙O的切线，则∠EBA=90°，即可求得∠P=30°，再由PD为⊙O的切线，得∠PDO=90°，根据三角函数的定义求得OD，由勾股定理得OP，即可得出PA；
（3）根据题意可证得∠ADF=∠PDA=∠PBD=∠ABF，由AB是圆O的直径，得∠ADB=90°，设∠PBD=x°，则可表示出∠DAF=∠PAD=90°+x°，∠DBF=2x°，由圆内接四边形的性质得出x 的值，可得出△BDE是等边三角形．进而证出四边形DFBE为菱形．
【详解】
（1）直线PD为⊙O的切线，
理由如下：
如图1，连接OD，
∵AB是圆O的直径，
∴∠ADB=90°，
∴∠ADO+∠BDO=90°，
又∵DO=BO，
∴∠BDO=∠PBD，
∵∠PDA=∠PBD，
∴∠BDO=∠PDA，
∴∠ADO+∠PDA=90°，即PD⊥OD，
∵点D在⊙O上，
∴直线PD为⊙O的切线；
（2）∵BE是⊙O的切线，
∴∠EBA=90°，
∵∠BED=60°，
∴∠P=30°，
∵PD为⊙O的切线，
∴∠PDO=90°，
在Rt△PDO中，∠P=30°，3
∴0 tan30
OD
PD
=，解得OD=1，
∴22
PO PD OD
+，∴PA=PO﹣AO=2﹣1=1；（3）如图2，
依题意得：∠ADF=∠PDA，∠PAD=∠DAF，
∵∠PDA=∠PBD∠ADF=∠ABF，
∴∠ADF=∠PDA=∠PBD=∠ABF，
∵AB是圆O的直径，
∴∠ADB=90°，
设∠PBD=x°，则∠DAF=∠PAD=90°+x°，∠DBF=2x°，
∵四边形AFBD内接于⊙O，
∴∠DAF+∠DBF=180°，
即90°+x+2x=180°，解得x=30°，
∴∠ADF=∠PDA=∠PBD=∠ABF=30°，
∵BE、ED是⊙O的切线，
∴DE=BE，∠EBA=90°，
∴∠DBE=60°，∴△BDE是等边三角形，
∴BD=DE=BE，
又∵∠FDB=∠ADB﹣∠ADF=90°﹣30°=60°∠DBF=2x°=60°，
∴△BDF是等边三角形，
∴BD=DF=BF，
∴DE=BE=DF=BF，
∴四边形DFBE为菱形.
【点睛】
本题是一道综合性的题目，考查了切线的判定和性质，圆周角定理和菱形的性质，是中档题，难度较大．
11．AB是⊙O直径，在AB的异侧分别有定点C和动点P，如图所示，点P在半圆弧AB上运动（不与A、B重合），过C作CP的垂线CD，交PB的延长线于D，已知AB=，BC∶CA＝4∶3．
5
（1）求证：AC·CD＝PC·BC；
（2）当点P运动到AB弧的中点时，求CD的长；
∆的面积最大？请直接写出这个最大面积．（3）当点P运动到什么位置时，PCD
【答案】(1)证明见解析；（2）CD =142
；（3）当PC 为⊙O 直径时，△PCD 的最大面积=
503
. 【解析】 【分析】
（1）由圆周角定理可得∠PCD=∠ACB=90°，可证△ABC ∽△PCD ，可得AC BC
CP CD
=,即可得证．
（2）由题意可求BC=4，AC=3，由勾股定理可求CE 的长，由锐角三角函数可求PE 的长，即可得PC 的长，由AC•CD=PC•BC 可求CD 的值； （3）当点P 在¶AB 上运动时，12PCD S PC CD =
⨯⨯V ，由（1）可得：4
3
CD PC =，可得2142
233
PCD S PC PC PC V =⨯⨯=，当PC 最大时，△PCD 的面积最大，而PC 为直径时最
大，故可求解． 【详解】 证明：（1）
∵AB 为直径， ∴∠ACB =90° ∵PC ⊥CD ， ∴∠PCD =90°
∴∠PCD =∠ACB ，且∠CAB =∠CPB ∴△ABC ∽△PCD ∴
AC BC
CP CD
= ∴AC •CD =PC •BC
（2）∵AB =5，BC ：CA =4：3，∠ACB =90°
∴BC =4，AC =3，
当点P 运动到¶AB 的中点时，过点B 作BE ⊥PC 于点E ∵点P 是¶AB 的中点， ∴∠PCB =45°，且BC =4
∴CE =BE =2
2
BC 2 ∵∠CAB =∠CPB
∴tan ∠CAB =43=BC AC =tan ∠CAB =BE
PE
∴PE =
322
∴PC =PE +CE =322
2=2
2
∵AC •CD =PC •BC
∴3×CD =2
2
×4 ∴CD 142
（3）当点P 在¶AB 上运动时，S △PCD =1
2
×PC ×CD ， 由（1）可得：CD =43
PC ∴S △PCD =
1423PC PC ⨯⨯=2
3
PC 2， ∴当PC 最大时，△PCD 的面积最大， ∴当PC 为⊙O 直径时，△PCD 的最大面积=23×52=50
3
【点睛】
本题是圆的综合题，考查了相似三角形的判定和性质，圆的有关知识，锐角三角函数，求出PC 的长是本题的关键．
12．如图1，四边形ABCD 是正方形，点E 是边BC 上一点，点F 在射线CM
上,∠AEF=90°，AE=EF，过点F作射线BC的垂线，垂足为H，连接AC．
(1) 试判断BE与FH的数量关系，并说明理由；
(2) 求证：∠ACF=90°；
(3) 连接AF，过A，E，F三点作圆，如图2. 若EC=4，∠CEF=15°，求的长.
图1 图2
【答案】（1）BE="FH" ；理由见解析
（2）证明见解析
（3）=2π
【解析】
试题分析：（1）由△ABE≌△EHF（SAS）即可得到BE=FH
（2）由（1）可知AB=EH，而BC=AB，FH=EB，从而可知△FHC是等腰直角三角形，∠FCH 为45°，而∠ACB也为45°，从而可证明
（3)由已知可知∠EAC=30°，AF是直径，设圆心为O，连接EO，过点E作EN⊥AC于点N，则可得△ECN为等腰直角三角形，从而可得EN的长，进而可得AE的长，得到半径，得到所对圆心角的度数，从而求得弧长
试题解析：（1）BE=FH．理由如下：
∵四边形ABCD是正方形∴∠B=90°，
∵FH⊥BC ∴∠FHE=90°
又∵∠AEF=90°∴∠AEB+∠HEF="90°" 且∠BAE+∠AEB=90°
∴∠HEF=∠BAE ∴∠AEB=∠EFH 又∵AE=EF
∴△ABE≌△EHF（SAS）
∴BE=FH
(2)∵△ABE≌△EHF
∴BC=EH，BE=FH 又∵BE+EC=EC+CH ∴BE="CH"
∴CH=FH
∴∠FCH=45°，∴∠FCM=45°
∵AC是正方形对角线，∴∠ACD=45°
∴∠ACF=∠FCM +∠ACD =90°
（3）∵AE=EF，∴△AEF是等腰直角三角形
△AEF外接圆的圆心在斜边AF的中点上．设该中点为O．连结EO得∠AOE=90°
过E作EN⊥AC于点N
Rt△ENC中，EC=4，∠ECA=45°，∴EN=NC=
Rt△ENA中，EN =
又∵∠EAF=45°∠CAF=∠CEF=15°（等弧对等角）
∴∠EAC=30°
∴AE=
Rt△AFE中，AE== EF，∴AF=8
AE所在的圆O半径为4，其所对的圆心角为∠AOE=90°
=2π·4·（90°÷360°）=2π
考点：1、正方形；2、等腰直角三角形；3、圆周角定理；4、三角函数
13．如图1，等腰直角△ABC中，∠ACB=90°，AC=BC，过点A，C的圆交AB于点D，交BC 于点E，连结DE
（1）若AD=7，BD=1，分别求DE，CE的长
（2）如图2，连结CD，若CE=3，△ACD的面积为10，求tan∠BCD
（3）如图3，在圆上取点P使得∠PCD=∠BCD（点P与点E不重合），连结PD，且点D 是△CPF的内心
①请你画出△CPF，说明画图过程并求∠CDF的度数
②设PC=a，PF=b，PD=c，若（a-2c）（b-2c）=8，求△CPF的内切圆半径长．
【答案】（1）DE=1，CE=322）tan∠BCD=1
4
；（3）①135°；②2.
【解析】
【分析】
（1）由A、C、E、D四点共圆对角互补为突破口求解；
（2）找∠BDF与∠ODA为对顶角，在⊙O中，∠COD=2∠CAD，证明△OCD为等腰直角三角形，从而得到∠EDC+∠ODA=45°，即可证明∠CDF=135°；
（3）过点D 做DH CB ⊥于点H ，以D 为圆心，DH 为半径画圆，过点P 做D e 切线PF 交CB 的延长线于点F ，结合圆周角定理得出∠CPD=∠CAD=45°，再根据圆的内心是三角形三个内角角平分线的交点，得出∠CPF=90°，然后根据角平分线性质得出114522DCF CFD PCF PFC ∠+∠=∠+∠=︒，最后再根据三角形内角和定理即可求解；证明∠DCF+∠CFD=45°，从而证明∠CPF 是直角，再求证四边形PKDN 是正方形，最后以△PCF 面积不变性建立等量关系，结合已知（a-2c ）（b-2c ）=8，消去字母a ，b 求出c 值，即求出△CPF 的内切圆半径长为
22
c ． 【详解】
（1）由图可知：
设BC=x ．在Rt △ABC 中，AC=BC ．由勾股定理得：
AC 2+BC 2=AB 2，
∵AB=AD+BD ，AD=7，BD=1，
∴x 2+x 2=82，
解得：x=2．
∵⊙O 内接四边形，∠ACD=90°，
∴∠ADE=90°，
∴∠EDB=90°，
∵∠B=45°，
∴△BDE 是等腰直角三形．
∴DE=DB ，
又∵DB=1，
∴DE=1，
又∵CE=BC-BE ，
∴CE=42232=
（2）如图所示：
在△DCB 中过点D 作DM ⊥BE ，设BE=y ，则DM=12y ， 又∵CE=3，∴BC=3+y ，
∵S △ACB =S ACD +S DCB ， ∴
()1114242103y y 222
⨯⨯=+⨯+⨯， 解得：y=2或y=-11（舍去）．
∴EM=1，
CM=CE+ME=1+3=4，
又∵∠BCD=∠MCD ，
∴tan ∠BCD=tan ∠MCD ， 在Rt △DCM 中，tan ∠MCD=
DM CM =14， ∴tan ∠BCD=14
． （3）①如下图所示：
过点D 做DH CB ⊥于点H ，以D 为圆心，DH 为半径画圆，过点P 做D e 切线PF 交CB 的延长线于点F ．
∵∠CAD=45°，
∴∠CPD=∠CAD=45°，
又∵点D 是CPF ∆的内心，
∴PD 、CD 、DF 都是角平分线，
∴∠FPD=∠CPD =45°，∠PCD=∠DCF ，∠PFD=∠CFD
∴∠CPF=90°
∴∠PCF+∠PFC=90° ∴114522
DCF CFD PCF PFC ∠+∠=
∠+∠=︒ ∴∠CDF=180°-∠DCF-∠CFD F=90°+45°=135°，
即∠CDF 的度数为135°．
②如下图所示
过点D 分别作DK ⊥PC ，DM ⊥CF ，DN ⊥PF 于直线PC ，CF 和PF 于点K ，M ，N 三点， 设△PCF 内切圆的半径为m ，则DN=m ，
∵点D 是△PCF 的内心，
∴DM=DN=DK ，
又∵∠DCF+∠CFD+∠FDC=180°，∠FDC=45°，
∴∠DCF+∠CFD=45°，
又∵DC ，DF 分别是∠PCF 和∠PFC 的角平分线，
∴∠PCF=2∠DCF ，∠PFC=2∠DFC ，
∴∠PCF+∠PFC=90°，
∴∠CPF=90°．
在四边形PKDN 中，∠PND=∠NPK=∠PKD=90°，
∴四边形PKDN 是矩形，
又∵KD=ND ，
∴四边形PKDN 是正方形．
又∵∠MBD=∠BDM=45°，
∠BDM=∠KDP ，
∴∠KDP=45°． ∵PC=a ，PF=b ，PD=c ，
∴PN=PK=
2C 2， ∴NF=2b -，CK=2a -， 又∵CK=CM ，FM=FN ，CF=CM+FM ，
∴CF=a b 2c +，
又∵S △PCF =S △PDF +S △PDC +S △DCF ， ∴112121ab a c b c (a b 22222=⨯+⨯++-c ）×2c ， 化简得：ab=()22a b c c +-------（Ⅰ），
又∵若（a-2c ）（b-2c ）=8
化简得：()2
ab 2c a b 2c 8-++=------（Ⅱ）， 将（Ⅰ）代入（Ⅱ）得：c 2=8，
解得：c 22=，或c 22=-（舍去），
∴m=22c 22222
=⨯=， 即△CPF 的内切圆半径长为2．
【点睛】
本题考查圆的内接四边形性质，圆的内心，圆心角、圆周角，同弧（或等弧）之间的相互关系，同时也考查直角三角形，勾股定理，同角或等角的三角函数值相等和三角形的面积公式，正方形，对顶角和整式的运算等知识点；难点是作辅助线和利用等式求△CPF 的内切圆半径长．
14．（问题情境）如图1，点E 是平行四边形ABCD 的边AD 上一点，连接BE 、CE ．
求证：BCE 1S 2
=
V S 平行四边形ABCD ．（说明：S 表示面积） 请以“问题情境”为基础，继续下面的探究 （探究应用1）如图2，以平行四边形ABCD 的边AD 为直径作⊙O ，⊙O 与BC 边相切于点H ，与BD 相交于点M ．若AD ＝6，BD ＝y ，AM ＝x ，试求y 与x 之间的函数关系式．
（探究应用2）如图3，在图1的基础上，点F 在CD 上，连接AF 、BF ，AF 与CE 相交于点G ，若AF ＝CE ，求证：BG 平分∠AGC ．
（迁移拓展）如图4，平行四边形ABCD 中，AB ：BC ＝4：3，∠ABC ＝120°，E 是AB 的中点，F 在BC 上，且BF ：FC ＝2：1，过D 分别作DG ⊥AF 于G ，DH ⊥CE 于H ，请直接写出DG ：DH 的值．
【答案】【问题情境】见解析；【探究应用1】18y x
=；【探究应用2】见解析；【迁移
【解析】
【分析】
（1）作EF ⊥BC 于F ，则S △BCE ＝12
BC×EF ，S 平行四边形ABCD ＝BC×EF ，即可得出结论； （2）连接OH ，由切线的性质得出OH ⊥BC ，OH ＝12
AD ＝3，求出平行四边形ABCD 的面积＝AD×OH ＝18，由圆周角定理得出AM ⊥BD ，得出△ABD 的面积＝12BD×AM ＝12
平行四边形的面积＝9，即可得出结果； （3）作BM ⊥AF 于M ，BN ⊥CE 于N ，同图1得：△ABF 的面积＝△BCE 的面积＝
12平行四边形ABCD 的面积，得出
12AF×BM ＝12
CE×BN ，证出BM ＝BN ，即可得出BG 平分∠AGC ． （4）作AP ⊥BC 于P ，EQ ⊥BC 于Q ，由平行四边形的性质得出∠ABP ＝60°，得出∠BAP ＝30°，设AB ＝4x ，则BC ＝3x ，由直角三角形的性质得出BP ＝12AB ＝2x ，BQ ＝12
BE ，AP ＝
BP ＝，由已知得出BE ＝2x ，BF ＝2x ，得出BQ ＝x ，EQ x ，PF ＝4x ，QF ＝
3x ，QC ＝4x ，由勾股定理求出AF ＝x ，CE
，连接DF 、DE ，由三角形的面积关系得出AF×DG ＝CE×DH ，即可得出结果．
【详解】
（1）证明：作EF ⊥BC 于F ，如图1所示：
则S △BCE ＝
12BC×EF ，S 平行四边形ABCD ＝BC×EF ， ∴12BCE ABCD S S =
V Y ． （2）
解：连接OH ，如图2所示：
∵⊙O 与BC 边相切于点H ，
∴OH ⊥BC ，OH ＝12
AD ＝3， ∴平行四边形ABCD 的面积＝AD×OH ＝6×3＝18，
∵AD 是⊙O 的直径，
∴∠AMD ＝90°，
∴AM ⊥BD ，
∴△ABD 的面积＝12BD×AM ＝12
平行四边形的面积＝9，
即12xy ＝9， ∴y 与x 之间的函数关系式y ＝18x ； （3）
证明：作BM ⊥AF 于M ，BN ⊥CE 于N ，如图3所示：
同图1得：△ABF 的面积＝△BCE 的面积＝12
平行四边形ABCD 的面积， ∴
12AF×BM ＝12
CE×BN ， ∵AF ＝CE ，
∴BM ＝BN ，
∴BG 平分∠AGC ． （4）解：作AP ⊥BC 于P ，EQ ⊥BC 于Q ，如图4所示：
∵平行四边形ABCD 中，AB ：BC ＝4：3，∠ABC ＝120°，
∴∠ABP ＝60°，
∴∠BAP ＝30°，设AB ＝4x ，则BC ＝3x ，
∴BP ＝
12AB ＝2x ，BQ ＝12
BE ，AP ＝3BP ＝23x ， ∵E 是AB 的中点，F 在BC 上，且BF ：FC ＝2：1，
∴BE ＝2x ，BF ＝2x ，
∴BQ ＝x ， ∴EQ ＝3x ，PF ＝4x ，QF ＝3x ，QC ＝4x ，
由勾股定理得：AF ＝22AP PF +＝27x ，CE ＝22EQ QC +＝19x ，
连接DF 、DE ，则△CDE 的面积＝△ADF 的面积＝
12
平行四边形ABCD 的面积， ∴AF×DG ＝CE×DH ， ∴DG ：DH ＝CE ：AF ＝19x :27x 19:27=．
【点睛】
本题是圆的综合题目，考查了圆周角定理、平行四边形的性质、三角形面积公式、含30°角的直角三角形的性质、勾股定理、角平分线的判定等知识；本题综合性强，需要添加辅助线，熟练掌握平行四边形的性质和勾股定理是解题的关键．
15．如图，AB为⊙O的直径，BC为⊙O的弦，过O点作OD⊥BC，交⊙O的切线CD于点D，交⊙O于点E，连接AC、AE，且AE与BC交于点F．
（1）连接BD，求证：BD是⊙O的切线；
（2）若AF：EF=2：1，求tan∠CAF的值．
【答案】（1）证明见解析；（2）
3 3
.
【解析】
【分析】
（1）根据全等三角形的性质得到∠OBD=∠OCD=90°，根据切线的判定定理即可得到结论；（2）根据已知条件得到AC∥DE，设OD与BC交于G，根据平行线分线段成比例定理得到
AC：EG=2：1，EG=1
2
AC，根据三角形的中位线的性质得到OG=
1
2
AC于是得到AC=OE，求
得∠ABC=30°，即可得到结论．【详解】
证明：（1）∵OC=OB，OD⊥BC，∴∠COD=∠BOD，
在△COD与△BOD中，
OC OB COD BOD OD OD ＝＝＝⎧⎪∠∠⎨⎪⎩
，
∴△COD ≌△BOD ，
∴∠OBD=∠OCD=90°，
∴BD 是⊙O 的切线；
（2）解：∵AB 为⊙O 的直径，AC ⊥BC ，
∵OD ⊥CB ，
∴AC ∥DE ，
设OD 与BC 交于G ，
∵OE ∥AC ，AF ：EF=2：1，
∴AC ：EG=2：1，即EG=
12AC ， ∵OG ∥AC ，OA=OB ，
∴OG=12
AC ， ∵OG+GE=
12AC+12
AC=AC ， ∴AC=OE ， ∴AC=12
AB ， ∴∠ABC=30°，
∴∠CAB=60°，
∵¼¼CE BE
=， ∴∠CAF=∠EAB=12
∠CAB=30°， ∴tan ∠CAF=tan30°3 【点睛】
本题考查了切线的判定和性质，垂径定理，全等三角形的判定与性质，三角形的中位线的
性质，三角函数的定义，正确的识别图形是解题的关键．。