第19讲 点、直线和圆的位置关系及其计算备战2020中考数学考点举一反三讲练(教师版)
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1、 1 第第 1919 讲讲 点、直线和圆的位置关系及其计算点、直线和圆的位置关系及其计算 一、考点知识梳理一、考点知识梳理 【考点【考点 1 1 切线的性质与判定】切线的性质与判定】 1.点与圆的位置关系(设 r 为圆的半径,d 为点到圆心的距离) 位置关系,数量(d 与 r) 点在圆内 dr,点在圆上 dr,点在圆外 dr,数量(d 与 r) 2.直线和圆的三种位置关系: 相离:一条直线和圆没有公共点 相切:一条直线和圆只有一个公共点,叫做这条直线和圆相切,这条直线叫圆的切线,唯一的公共点叫 切点 相交:一条直线和圆有两个公共点,此时叫做这条直线和圆相交,这条直线叫圆的割线 3.判断直线和圆
2、的位置关系:设O的半径为r,圆心O到直线l的距离为d 位置关系,相离,相切,相交 公共点个数,0,1,2 公共点的名称,无,切点,交点 数量关系,dr,dr,dr 4.切线的判定: 判定切线的方法有三种:利用切线的定义,即与圆有唯一公共点的直线是圆的切线;到圆心的距离等 于半径的直线是圆的切线;经过半径的外端点并且垂直于这条半径的直线是圆的切线 5. 切线的五个性质: 切线与圆只有一个公共点; 切线到圆心的距离等于圆的半径; 切线垂直于经过切点的半径; 经过圆心垂直于切线的直线必过切点; 经过切点垂直于切线的直线必过圆心 6.切线长定理: 经过圆外一点作圆的切线,这点与切点之间的线段的长度,叫
3、做这点到圆的切线长经圆外一点可以引圆 的两条切线,它们的切线长相等,这一点和圆心的连线平分两条切线的夹角 【考点【考点 2 2 三角形内切圆】三角形内切圆】 内切圆的有关概念: 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 2 二、考点分析 【考点【考点 1 1 切线的性质与判定】切线的性质与判定】 【解题技巧】1判断直线与圆相切时:(1)直线与圆的公共点已知时,连半径证垂直;(2)直线与圆的公共 点未知时,过圆心作直线的垂线证垂线段等于半径 2利用切线的性质解决问题,通常连过切点的半径
4、,构造直角三角形来解决 3.由定理可知,若出现圆的切线,必连过切点的半径,构造定理图,得出垂直关系简记作:见切点,连 半径,见垂直 【例 1】 (2019 浙江杭州中考)如图,P为圆O外一点,PA,PB分别切圆O于A,B两点,若PA3,则PB ( ) A2 B3 C4 D5 【答案】B 【分析】连接OA、OB、OP,根据切线的性质得出OAPA,OBPB,然后证得 RtAOPRtBOP,即可求得 PBPA3 【解答】解:连接OA、OB、OP, PA,PB分别切圆O于A,B两点, OAPA,OBPB, 在 RtAOP和 RtBOP中, , RtAOPRtBOP(HL) , PBPA3, 故选:B
5、【举一反三举一反三 1-1】 (2019 重庆中考)如图,AB是O的直径,AC是O的切线,A为切点,BC与O交于点 D,连结OD若C50,则AOD的度数为( ) 3 A40 B50 C80 D100 【答案】C 【分析】 由切线的性质得出BAC90, 求出ABC40, 由等腰三角形的性质得出ODBABC40, 再由三角形的外角性质即可得出结果 【解答】解:AC是O的切线, ABAC, BAC90, C50, ABC40, ODOB, ODBABC40, AODODB+ABC80; 故选:C 【举一反三举一反三 1-2】 (2019 上海中考)已知A与B外切,C与A、B都内切,且AB5,AC6,
6、BC7, 那么C的半径长是( ) A11 B10 C9 D8 【答案】C 【分析】如图,设A,B,C的半径为x,y,z构建方程组即可解决问题 【解答】解:如图,设A,B,C的半径为x,y,z 由题意:, 4 解得, 故选:C 【举一反三举一反三 1-3】 (2019 南京中考)如图,PA、PB是O的切线,A、B为切点,点C、D在O上若P 102,则A+C 【答案】219 【分析】连接AB,根据切线的性质得到PAPB,根据等腰三角形的性质得到PABPBA(180 102)39,由圆内接四边形的性质得到DAB+C180,于是得到结论 【解答】解:连接AB, PA、PB是O的切线, PAPB, P1
7、02, PABPBA(180102)39, DAB+C180, PAD+CPAB+DAB+C180+39219, 故答案为:219 【举一反三举一反三 1-4】(2019 浙江温州中考) 如图, O分别切BAC的两边AB,AC于点E,F, 点P在优弧 () 上,若BAC66,则EPF等于 度 5 【答案】57 【分析】连接OE,OF,由切线的性质可得OEAB,OFAC,由四边形内角和定理可求EOF114,即可 求EPF的度数 【解答】解:连接OE,OF O分别切BAC的两边AB,AC于点E,F OEAB,OFAC 又BAC66 EOF114 EOF2EPF EPF57 故答案为:57 【考点【
8、考点 2 2 三角形内切圆】三角形内切圆】 【解题技巧】1.任何一个三角形有且仅有一个内切圆,而任一个圆都有无数个外切三角形 2.三角形内心的性质: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 3.直角三角形的外接圆与内切圆半径的求法:若 a,b 是RtABC 的两条直角边,c 为斜边,则(1)直角三角 形的外接圆半径 Rc 2;(2)直角三角形的内切圆半径 r abc 2 . 【例 2】 (2019 云南中考)如图,ABC的内切圆O与BC、CA、AB分别相切于点D、E、F,且AB5,BC 13,CA12,则阴影部分(即四边形AEOF)的面积是( ) 6 A
9、4 B6.25 C7.5 D9 【答案】A 【分析】利用勾股定理的逆定理得到ABC为直角三角形,A90,再利用切线的性质得到OFAB,OE AC,所以四边形OFAE为正方形,设OEAEAFr,利用切线长定理得到BDBF5r,CDCE12 r,所以 5r+12r13,然后求出r后可计算出阴影部分(即四边形AEOF)的面积 【解答】解:AB5,BC13,CA12, AB 2+CA2BC2, ABC为直角三角形,A90, AB、AC与O分别相切于点E、F OFAB,OEAC, 四边形OFAE为正方形, 设OEr, 则AEAFr, ABC的内切圆O与BC、CA、AB分别相切于点D、E、F, BDBF5
10、r,CDCE12r, 5r+12r13, r2, 阴影部分(即四边形AEOF)的面积是 224 故选:A 【举一反三举一反三 2-1】 (2019台湾)如图,直角三角形ABC的内切圆分别与AB、BC相切于D点、E点,根据图 中标示的长度与角度,求AD的长度为何?( ) 7 A B C D 【答案】D 【分析】设ADx,利用切线长定理得到BDBE1,ABx+1,ACAD+CEx+4,然后根据勾股定理得到 (x+1) 2+52(x+4)2,最后解方程即可 【解答】解:设ADx, 直角三角形ABC的内切圆分别与AB、BC相切于D点、E点, BDBE1, ABx+1,ACAD+CEx+4, 在 RtA
11、BC中, (x+1) 2+52(x+4)2,解得 x, 即AD的长度为 故选:D 【举一反三举一反三 2-2】 (2019山东济南模拟)如图,在矩形ABCD中,AB4,AD5,AD,AB,BC分别与O相 切于E,F,G三点,过点D作O的切线BC于点M,切点为N,则DM的长为( ) A B C D2 【答案】A 【分析】连接OE,OF,ON,OG,在矩形ABCD中,得到AB90,CDAB4,由于AD,AB,BC分别 与O相切于E,F,G三点得到AEOAFOOFBBGO90,推出四边形AFOE,FBGO是正方形, 得到AFBFAEBG2,由勾股定理列方程即可求出结果 【解答】解:连接OE,OF,O
12、N,OG, 在矩形ABCD中, 8 AB90,CDAB4, AD,AB,BC分别与O相切于E,F,G三点, AEOAFOOFBBGO90, 四边形AFOE,FBGO是正方形, AFBFAEBG2, DE3, DM是O的切线, DNDE3,MNMG, CM52MN3MN, 在RtDMC中,DM 2CD2+CM2, (3+NM) 2(3NM)2+42, NM, DM3, 故选:A 【举一反三举一反三 2-3】(2019青海) 我国南宋著名数学家秦九韶在他的著作 数书九章 中提出了 “三斜求积术” , 三斜即指三角形的三条边长,可以用该方法求三角形面积若改用现代数学语言表示,其形式为:设a,b, c
13、为三角形三边,S为面积,则S 这是中国古代数学的瑰宝之一 而在文明古国古希腊,也有一个数学家海伦给出了求三角形面积的另一个公式,若设p(周长的 一半) ,则S (1)尝试验证这两个公式在表面上形式很不一致,请你用以 5,7,8 为三边构成的三角形,分别验证它 们的面积值; (2)问题探究经过验证,你发现公式和等价吗?若等价,请给出一个一般性推导过程(可以从 9 或者) ; (3)问题引申三角形的面积是数学中非常重要的一个几何度量值,很多数学家给出了不同形式的计算公 式请你证明如下这个公式:如图,ABC的内切圆半径为r,三角形三边长为a,b,c,仍记p, S为三角形面积,则Spr 【分析】 (1
14、)由公式得:S10,由得:p10,S 10; (2) 求出 2pa+b+c, 把中根号内的式子可化为:(ab+)(ab) (a+b+c) (a+bc) (c+ab) (ca+b)2p(2p2c) (2p2b) (2p2a)p(pa) (pb) (pc) , 即可得出结论; (3)连接OA、OB、OC,SSAOB+SAOC+SBOC,由三角形面积公式即可得出结论 【解答】解: (1)由得:S10, 由得:p10, S10; (2)公式和等价;推导过程如下: p, 2pa+b+c, 中根号内的式子可化为: (ab+) (ab) (2ab+a 2+b2c2) (2aba2b2+c2) (a+b) 2
15、c2c2(ab)2 (a+b+c) (a+bc) (c+ab) (ca+b) 10 2p(2p2c) (2p2b) (2p2a) p(pa) (pb) (pc) , ; (3)连接OA、OB、OC,如图所示: SSAOB+SAOC+SBOCrc+rb+ra()rpr 【举一反三举一反三 2-4】 (2019 山西中考)阅读以下材料,并按要求完成相应的任务: 莱昂哈德欧拉(LeonhardEuler)是瑞士数学家,在数学上经常见到以他的名字命名的重要常数,公式和 定理,下面就是欧拉发现的一个定理:在ABC中,R和r分别为外接圆和内切圆的半径,O和I分别为其 中外心和内心,则OI 2R22Rr 如
16、图 1,O和I分别是ABC的外接圆和内切圆,I与AB相切分于点F,设O的半径为R,I的半 径为r,外心O(三角形三边垂直平分线的交点)与内心I(三角形三条角平分线的交点)之间的距离OI d,则有d 2R22Rr 下面是该定理的证明过程(部分) : 延长AI交O于点D,过点I作O的直径MN,连接DM,AN DN,DMINAI(同弧所对的圆周角相等) MDIANI,IAIDIMIN, 如图 2,在图 1(隐去MD,AN)的基础上作O的直径DE,连接BE,BD,BI,IF DE是O的直径,所以DBE90 11 I与AB相切于点F,所以AFI90, DBEIFA BADE(同弧所对的圆周角相等) ,
17、AIFEDB, IABDDEIF 任务: (1)观察发现:IMR R+d,IN (用含R,d的代数式表示) ; (2)请判断BD和ID的数量关系,并说明理由 (3)请观察式子和式子,并利用任务(1) , (2)的结论,按照上面的证明思路,完成该定理证明的剩 余部分; (4)应用:若ABC的外接圆的半径为 5cm,内切圆的半径为 2cm,则ABC的外心与内心之间的距离为 cm 【分析】 (1)直接观察可得; (2)BDID,只要证明BIDDBI,由三角形内心性质和圆周角性质即可得证; (3)应用(1) (2)结论即可; (4)直接代入计算 【解答】解: (1)O、I、N三点共线, OI+INON
18、 INONOIR Rd 故答案为:R Rd; (2)BDID 理由如下: 如图 3,过点I作O直径MN,连接AI交O于D,连接MD,BI,BD, 点I是ABC的内心 BADCAD,CBIABI DBCCAD,BIDBAD+ABI,DBIDBC+CBI BIDDBI BDID (3)由(2)知:BDID 12 IAIDDEIF DEIFIMIN 2Rr(R R+d) (R Rd) R 2d22Rr d 2R22Rr (4)由(3)知:d 2R22Rr;将 R5,r2 代入得: d 2522525, d0 d 故答案为: 三、 【达标测试】 (一)选择题(一)选择题 1.(2019哈尔滨)如图,P
19、A、PB分别与O相切于A、B两点,点C为O上一点,连接AC、BC,若P 50,则ACB的度数为( ) A60 B75 C70 D65 【答案】D 【分析】先利用切线的性质得OAPOBP90,再利用四边形的内角和计算出AOB的度数,然后根据 圆周角定理计算ACB的度数 【解答】解:连接OA、OB, PA、PB分别与O相切于A、B两点, 13 OAPA,OBPB, OAPOBP90, AOB180P18050130, ACBAOB13065 故选:D 2.(2019广州)平面内,O的半径为 1,点P到O的距离为 2,过点P可作O的切线条数为( ) A0 条 B1 条 C2 条 D无数条 【答案】C
20、 【分析】先确定点与圆的位置关系,再根据切线的定义即可直接得出答案 【解答】解:O的半径为 1,点P到圆心O的距离为 2, dr, 点P与O的位置关系是:P在O外, 过圆外一点可以作圆的 2 条切线, 故选:C 3.(2019 河北唐山中考模拟)如图,直线yx+1 与x轴、y轴分别相交于A、B两点,P是该直线上的 任一点,过点D(3,0)向以P为圆心,AB为半径的P作两条切线,切点分别为E、F,则四边形PEDF 面积的最小值为( ) A B C2 D 【答案】A 14 【分析】连接DP,根据直线yx+1 与x轴、y轴分别相交于A、B两点,求得AB的长,即可得出P的 半径,证PEDPFD,可得四
21、边形PEDF面积2SPED2PEDE,当DPAP时,四边形PEDF面积的 最小,利用锐角三角函数求出DP的长,即可得出四边形PEDF面积的最小值 【解答】解:如图,连接DP, 直线yx+1 与x轴、y轴分别相交于A、B两点, 当x0 时,y1,当y0 时,x2, A(2,0) ,B(0,1) , AB, 过点D(3,0)向以P为圆心,AB为半径的P作两条切线,切点分别为E、F, DEDF,PEDE, PEPF,PDPD, PEDPFD(SSS) , P的半径为, DE, 当DPAP时,DP最小,此时DPADsinBAO5, 四边形PEDF面积2SPED2PEDEDE, 四边形PEDF面积的最小
22、值为 故选:A 4.(2019 天津北辰区中考模拟)如图,AB、AC为O的切线,B、C是切点,延长OB到D,使BDOB,连 接AD,如果DAC78,那么ADO等于( ) 15 A70 B64 C62 D51 【答案】B 【分析】连接OC证明CAOOABBAD,从而进一步求解 【解答】解:连接OC 则OCOB,ACAB,OAOA,AOCAOB CAOBAO AB是O的切线, OBAB BDOB, AB是线段OD的垂直平分线,OAAD OABDABOAC7826 ADO180ABDDAB180902664 故选:B 5.(2019 山东威海中考模拟)如图,AB是半圆O的直径,点D在半圆O上,AB2
23、,AD10,C是弧 BD上的一个动点, 连接AC, 过D点作DHAC于H, 连接BH, 在点C移动的过程中,BH的最小值是 ( ) A5 B6 C7 D8 16 【答案】D 【分析】如图,取AD的中点M,连接BD,HM,BM由题意点H在以M为圆心,MD为半径的M上,推出当 M、H、B共线时,BH的值最小; 【解答】解:如图,取AD的中点M,连接BD,HM,BM DHAC, AHD90, 点H在以M为圆心,MD为半径的M上, 当M、H、B共线时,BH的值最小, AB是直径, ADB90, BD12, BM13, BH的最小值为BMMH1358 故选:D 6. (2019 辽宁葫芦岛中考模拟) 设
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