文档内容
专题24.2.2 直线与圆的位置关系(知识解读)
【直击考点】
【学习目标】
1. 了解直线与圆的三种位置关系;
2. 了解圆的切线的概念;
3. 掌握直线与圆位置关系的性质。
【知识点梳理】
考点1 直线与圆的位置关系
1、直线与圆相离 无交点;
2、直线与圆相切 有一个交点;
3、直线与圆相交 有两个交点;
r d d=r r d考点2 切线的性质与判定定理
1、切线的判定定理:过半径外端且垂直于半径的直线是切线;
两个条件:过半径外端且垂直半径,二者缺一不可
即:∵ 且 过半径 外端
O
∴ 是⊙ 的切线
M A N
2、性质定理:切线垂直于过切点的半径(如上图)
推论1:过圆心垂直于切线的直线必过切点。
推论2:过切点垂直于切线的直线必过圆心。
以上三个定理及推论也称二推一定理:
即:①过圆心;②过切点;③垂直切线,三个条件中知道其中两个条件就能推
出最后一个。
考点3 切线长定理
切线长定理: 从圆外一点引圆的两条切线,它们的切线长相等,这点和圆心的
连线平分两条切线的夹角。
即:∵ 、 是的两条切线 B
∴ ; 平分
O
P
A
考点4 三角形的内切圆和内心
1、三角形的内切圆
与三角形的各边都相切的圆叫做三角形的内切圆。
2、三角形的内心
三角形的内切圆的圆心是三角形的三条内角平分线的交点,它叫做三角形的内
心。
注意:内切圆及有关计算。
(1)三角形内切圆的圆心是三个内角平分线的交点,它到三边的距离相等。a+b−c
(2)△ABC中,∠C=90°,AC=b,BC=a,AB=c,则内切圆的半径r= 2
。
1
r(a+b+c)
(3)S =2 ,其中a,b,c是边长,r是内切圆的半径。 A D
△ABC O
(4)弦切角:角的顶点在圆周上,角的一边是圆的切线,另一边是圆的弦。
B
如图,BC切⊙O于点B,AB为弦,∠ABC叫弦切角,∠ABC=∠D。 C
【典例分析】
【考点1 直线与圆的位置关系】
【例1】(2022•东明县一模)已知平面内有 O和点A,B,若 O的半径为2cm,线段
OA=3cm,OB=2cm,则直线AB与 O的位⊙置关系为( )⊙
A.相交 B.相切 ⊙ C.相交或相切 D.相离
【变式1-1】(2021秋•泗阳县期末)已知 O的半径为3,点P是直线l上的一点,OP=
3,则直线l与 O的位置关系是( )⊙
A.相离 ⊙ B.相切 C.相交 D.相切或相交
【变式1-2】(2021秋•潼南区期末)已知 O的半径为3,直线l上有一点P满足PO=3,
则直线l与 O的位置关系是( ) ⊙
A.相切 ⊙ B.相离 C.相离或相切 D.相切或相交
【变式1-3】(2021秋•海淀区期末)在△ABC中,CA=CB,点O为AB中点.以点C为
圆心,CO长为半径作 C,则 C与AB的位置关系是( )
⊙ ⊙
A.相交 B.相切 C.相离 D.不确定
【例2】(2021秋•平罗县期末)在平面直角坐标系中,以点(﹣2,3)为圆心,半径为3
的圆一定( )
A.与x轴相切,与y轴相切 B.与x轴相切,与y轴相交C.与x轴相交,与y轴相切 D.与x轴相交,与y轴相交
【变式2-1】(2022•越秀区校级模拟)平面直角坐标系中, P的圆心坐标为(﹣4,﹣
5),半径为5,那么 P与y轴的位置关系是( ) ⊙
A.相交 ⊙B.相离 C.相切 D.以上都不是
【变式2-2】(2021秋•惠州期末)已知 O的半径为6cm,点O到直线l的距离为5cm,
则直线l与 O( ) ⊙
A.相交 ⊙ B.相离 C.相切 D.相切或相交
【考点2切线的性质与判定定理】
【例3】(2022•泰安一模)如图,AB是 O的直径,D为 O上一点,过 上一点T作
⊙ ⊙
O的切线TC,且TC⊥AD于点C.若∠DAB=58°,求∠ATC的度数是( )
⊙
A.51° B.58° C.61° D.58°
【变式3-1】(2022春•东台市期中)如图,点A是 O上一点,AB切 O于点A,连接
OB交 O于点C,若∠B=36°,则∠ACO的度数为⊙( ) ⊙
⊙
A.63° B.54° C.60° D.126°
【变式3-2】(2022•农安县校级模拟)如图, ABCD中,以边BC为直径的 O与边AD
相切于点A,则∠B的大小为( ) ▱ ⊙A.60° B.55° C.45° D.30°
【变式3-3】(2022春•渝中区校级月考)如图,在 O中,AB与 O相切于点A,连接
OB交 O于点C,过点A作AD∥OB交 O于点⊙D,连接CD.若⊙∠B=40°,则∠OCD
为( ⊙ ) ⊙
A.20° B.25° C.30° D.40°
【例4】(2022•东明县一模)已知,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,以AB为直径的 O与
BC相交于点E,在AC上取一点D,使得DE=AD, ⊙
(1)求证:DE是 O的切线.
(2)当BC=10,A⊙D=4时,求 O的半径.
⊙
【变式4-1】(2021秋•长乐区期末)如图,在△ABC中,∠C=90°,∠BAC的平分线交
BC于点D,点O在AB上,以点O为圆心,OA为半径的圆恰好经过点D.求证:直线
BC是 O的切线.
⊙【变式4-2】(2021秋•吉林期末)已知:如图,△ABC中,AB=AC,以AB为直径的 O
交BC于点P,PD⊥AC于点D. ⊙
(1)求证:PD是 O的切线;
(2)若∠CAB=12⊙0°,AB=6,求BC的值.
【变式4-3】(2021秋•天津期末)如图,已知AB是 O的直径,AC是弦,∠BAC的角平
分线交 O于点D,DE⊥AC ⊙
于E.⊙
(1)求证:DE是 O的切线;
(2)若AB=10,A⊙C=6,求ED的长.
【考点3 切线长定理】
【例5】(2021秋•上思县期末)如图,P为 O外一点,PA、PB分别切 O于A、B,CD
⊙ ⊙切 O于点E,分别交PA、PB于点C、D,若PA=5,则△PCD的周长为( )
⊙
A.5 B.7 C.8 D.10
【变式5-1】(2021秋•雨花区校级月考)如图,P为圆O外一点,PA,PB分别切圆O于
A,B两点,若PA=5,则PB=( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【变式5-2】(2021•永定区模拟)如图,PA、PB切 O于点A、B,直线FG切 O于点
E,交PA于F,交PB于点G,若PA=8cm,则△P⊙FG的周长是( ) ⊙
A.8cm B.12cm C.16cm D.20cm
【变式5-3】(2021秋•新兴县期末)如图,四边形ABCD是 O的外切四边形,且AB=
10,CD=15,则四边形ABCD的周长为 . ⊙【考点4 三角形的内切圆与内心】
【例6】(2022•石家庄模拟)如图,已知△ABC的周长是20,点O为三角形内心,连接
OB、OC,OD⊥BC于点D,且OD=3,则△ABC的面积是( )
A.20 B.25 C.30 D.35
【变式6-1】(2021秋•雄县期末)如图,△ABC中,内切圆Ⅰ和边BC、AC、AB分别相切
于点D、E、F,若∠B=55°,∠C=75°,则∠EDF的度数是( )
A.55° B.60° C.65° D.70°
【变式6-2】(2021秋•南开区期末)图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°, O是△ABC的
内切圆,三个切点分别为D、E、F,若BF=2,AF=3,则△ABC的面积⊙是 .
【变式6-3】(2021秋•肇源县期末)如图,△ABC的内切圆 O与AB,BC,CA分别相切
于点D,E,F,且AD=2,△ABC的周长为14,则BC的⊙长为 .专题24.2.2 直线与圆的位置关系(知识解读)
【直击考点】【学习目标】
4. 了解直线与圆的三种位置关系;
5. 了解圆的切线的概念;
6. 掌握直线与圆位置关系的性质。
【知识点梳理】
考点1 直线与圆的位置关系
1、直线与圆相离 无交点;
2、直线与圆相切 有一个交点;
3、直线与圆相交 有两个交点;
r d d=r r d考点2 切线的性质与判定定理
1、切线的判定定理:过半径外端且垂直于半径的直线是切线;
两个条件:过半径外端且垂直半径,二者缺一不可
即:∵ 且 过半径 外端
O
∴ 是⊙ 的切线
M A N
2、性质定理:切线垂直于过切点的半径(如上图)
推论1:过圆心垂直于切线的直线必过切点。
推论2:过切点垂直于切线的直线必过圆心。
以上三个定理及推论也称二推一定理:
即:①过圆心;②过切点;③垂直切线,三个条件中知道其中两个条件就能推
出最后一个。
考点3 切线长定理
切线长定理: 从圆外一点引圆的两条切线,它们的切线长相等,这点和圆心的
连线平分两条切线的夹角。
即:∵ 、 是的两条切线 B
∴ ; 平分
O
P
A
考点4 三角形的内切圆和内心
1、三角形的内切圆
与三角形的各边都相切的圆叫做三角形的内切圆。
2、三角形的内心
三角形的内切圆的圆心是三角形的三条内角平分线的交点,它叫做三角形的内
心。
注意:内切圆及有关计算。
(1)三角形内切圆的圆心是三个内角平分线的交点,它到三边的距离相等。
a+b−c
(2)△ABC中,∠C=90°,AC=b,BC=a,AB=c,则内切圆的半径r= 2。
1
r(a+b+c)
(3)S =2 ,其中a,b,c是边长,r是内切圆的半径。 A D
△ABC O
(4)弦切角:角的顶点在圆周上,角的一边是圆的切线,另一边是圆的弦。
B
如图,BC切⊙O于点B,AB为弦,∠ABC叫弦切角,∠ABC=∠D。 C
【典例分析】
【考点1 直线与圆的位置关系】
【例1】(2022•东明县一模)已知平面内有 O和点A,B,若 O的半径为2cm,线段
OA=3cm,OB=2cm,则直线AB与 O的位⊙置关系为( )⊙
A.相交 B.相切 ⊙ C.相交或相切 D.相离
【答案】C
【解答】解: O的半径为2cm,线段OA=3cm,OB=2cm,
即点A到圆心⊙O的距离大于圆的半径,点B到圆心O的距离等于圆的半径,
∴点A在 O外,点B在 O上,
∴直线AB⊙与 O的位置关⊙系为相交或相切,
故选:C. ⊙
【变式1-1】(2021秋•泗阳县期末)已知 O的半径为3,点P是直线l上的一点,OP=
3,则直线l与 O的位置关系是( )⊙
A.相离 ⊙ B.相切 C.相交 D.相切或相交
【答案】D
【解答】解:分为两种情况:①如图1,当OP⊥直线l时,此时直线l与 O的位置关
系是相切; ⊙
②如图2,当OP和直线l不垂直时,此时直线l与 O相交;
⊙所以直线l与 O的位置关系是相切或相交,
故选:D. ⊙
【变式1-2】(2021秋•潼南区期末)已知 O的半径为3,直线l上有一点P满足PO=3,
则直线l与 O的位置关系是( ) ⊙
A.相切 ⊙ B.相离 C.相离或相切 D.相切或相交
【答案】D
【解答】解:∵ O的半径为3,PO=3,
∴ O与直线l有⊙公共点P,
∴⊙直线l与 O相切或相交.
故选:D.⊙
【变式1-3】(2021秋•海淀区期末)在△ABC中,CA=CB,点O为AB中点.以点C为
圆心,CO长为半径作 C,则 C与AB的位置关系是( )
⊙ ⊙
A.相交 B.相切 C.相离 D.不确定
【答案】B
【解答】解:连接CO,
∵CA=CB,点O为AB中点,
∴OC⊥AB,
∵以点C为圆心,CO长为半径作 C,
∴点C到AB的距离等于 C的半径⊙,
∴ C与AB的位置关系是⊙相切,
故⊙选:B.【例2】(2021秋•平罗县期末)在平面直角坐标系中,以点(﹣2,3)为圆心,半径为3
的圆一定( )
A.与x轴相切,与y轴相切 B.与x轴相切,与y轴相交
C.与x轴相交,与y轴相切 D.与x轴相交,与y轴相交
【答案】B
【解答】解:∵点(﹣2,3)到x轴的距离是3,等于半径,
到y轴的距离是2,小于半径,
∴圆与y轴相交,与x轴相切.
故选:B.
【变式2-1】(2022•越秀区校级模拟)平面直角坐标系中, P的圆心坐标为(﹣4,﹣
5),半径为5,那么 P与y轴的位置关系是( ) ⊙
A.相交 ⊙B.相离 C.相切 D.以上都不是
【答案】A
【解答】解:∵ P的圆心坐标为(﹣4,﹣5),
∴ P到y轴的距⊙离d为4
∵⊙d=4<r=5
∴y轴与 P相交
故选:A.⊙
【变式2-2】(2021秋•惠州期末)已知 O的半径为6cm,点O到直线l的距离为5cm,
则直线l与 O( ) ⊙
A.相交 ⊙ B.相离 C.相切 D.相切或相交
【答案】A
【解答】解:设圆的半径为r,点O到直线l的距离为d,
∵d=5cm,r=6cm,
∴d<r,
∴直线l与圆相交.
故选:A.【考点2切线的性质与判定定理】
【例3】(2022•泰安一模)如图,AB是 O的直径,D为 O上一点,过 上一点T作
⊙ ⊙
O的切线TC,且TC⊥AD于点C.若∠DAB=58°,求∠ATC的度数是( )
⊙
A.51° B.58° C.61° D.58°
【答案】C
【解答】解:如图,连接OT,
∵CT为 O的切线,
∴OT⊥C⊙T,
∵TC⊥AC,
∴OT∥AC,
∴∠DAT=∠OTA,
∵OA=OT,
∴∠OAT=∠OTA,
∴∠DAT=∠OAT= DAB=29°,
∵TC⊥AC,
∴∠ACT=90°,
∴∠ATC=90°﹣29°=61°,
故选C.
【变式3-1】(2022春•东台市期中)如图,点A是 O上一点,AB切 O于点A,连接
OB交 O于点C,若∠B=36°,则∠ACO的度数为⊙( ) ⊙
⊙A.63° B.54° C.60° D.126°
【答案】A
【解答】解:∵AB切 O于点A,
∴OA⊥AB, ⊙
∵∠B=36°,
∴∠AOC=90°﹣∠B=54°,
∵OA=OC,
∴∠OAC=∠OCA= = =63°,
故选:A.
【变式3-2】(2022•农安县校级模拟)如图, ABCD中,以边BC为直径的 O与边AD
相切于点A,则∠B的大小为( ) ▱ ⊙
A.60° B.55° C.45° D.30°
【答案】C
【解答】解:连接OA,
∵AD相切于 O于点A,
∴OA⊥AD,⊙
在平行四边形ABCD中,AD∥BC,
∴OA⊥BC,
∴∠AOB=90°,∴∠B+∠BAO=90°,
∵BC为 O的直径,
∴OA=O⊙B,
∴∠B=∠BAO= ×90°=45°,
故选:C.
【变式3-3】(2022春•渝中区校级月考)如图,在 O中,AB与 O相切于点A,连接
OB交 O于点C,过点A作AD∥OB交 O于点⊙D,连接CD.若⊙∠B=40°,则∠OCD
为( ⊙ ) ⊙
A.20° B.25° C.30° D.40°
【答案】B
【解答】解:如图,∵AB与 O相切于点A,
∴AB⊥OA, ⊙
∴∠OAB=90°,
∵∠B=40°,
∴∠AOB=90°﹣∠B=50°,
即∠AOC=50°,
∴∠D= ∠AOC=25°,
∵AD∥OB,
∴∠OCD=∠D=25°,
故选:B.
【例4】(2022•东明县一模)已知,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,以AB为直径的 O与
BC相交于点E,在AC上取一点D,使得DE=AD, ⊙
(1)求证:DE是 O的切线.
(2)当BC=10,A⊙D=4时,求 O的半径.
⊙【答案】(1) 略(2)3
【解答】(1)证明:连接OE、OD,
在△AOD和△EOD中,
,
∴△AOD≌△EOD(SSS),
∴∠OED=∠BAC=90°,
∴DE是 O的切线;
(2)解:⊙∵△AOD≌△EOD,
∴∠AOD=∠EOD,
∵OB=OE,
∴∠B=∠OEB,
∵∠AOE=∠B+∠OEB,
∴∠BEO=∠EOD,
∴OD∥BC,又AO=BO,
∴OD= BC=5,
由勾股定理得,AO= =3,
则 O的半径为3.
⊙
【变式4-1】(2021秋•长乐区期末)如图,在△ABC中,∠C=90°,∠BAC的平分线交BC于点D,点O在AB上,以点O为圆心,OA为半径的圆恰好经过点D.求证:直线
BC是 O的切线.
⊙
【答案】略
【解答】证明:连接OD,
∵OA=OD,
∴∠ODA=∠OAD,
∵AD平分∠CAB,
∴∠CAD=∠OAD,
∴∠CAD=∠ODA,
∴OD∥AC,
∴∠ODB=∠C,
∵∠C=90°,
∴∠ODB=90°,
即OD⊥BC,
∵OD过圆心O,
∴直线BC是 O的切线.
【变式4-2】(2⊙021秋•吉林期末)已知:如图,△ABC中,AB=AC,以AB为直径的 O
交BC于点P,PD⊥AC于点D. ⊙
(1)求证:PD是 O的切线;
(2)若∠CAB=12⊙0°,AB=6,求BC的值.【答案】(1)略 (2)6 .
【解答】(1)证明:∵AB=AC,
∴∠B=∠C,
∵OP=OB,
∴∠B=∠OPB,
∴∠OPB=∠C,
∴OP∥AC,
∵PD⊥AC,
∴OP⊥PD,
∴PD是 O的切线;
(2)解:⊙连接AP,如图,
∵AB为直径,
∴∠APB=90°,
∴BP=CP,
∵∠CAB=120°,
∴∠BAP=60°,
在Rt△BAP中,AB=6,∠B=30°,
∴AP= AB=3,
∴BP= AP=3 ,
∴BC=2BP=6 .
【变式4-3】(2021秋•天津期末)如图,已知AB是 O的直径,AC是弦,∠BAC的角平
分线交 O于点D,DE⊥AC ⊙
于E.⊙(1)求证:DE是 O的切线;
(2)若AB=10,A⊙C=6,求ED的长.
【答案】(1略 (2)4
【解答】(1)证明:连接OD,
∵DE⊥AE,
∴∠AED=90°,
∵AD平分∠BAE,
∴∠CAD=∠DAB,
∵OA=OD,
∴∠ADO=∠DAB,
∴∠CAD=∠ADO,
∴AC∥DO,
∴∠EDO=180°﹣∠E=90°,
∵OD是 O的半径,
∴DE是⊙O的切线;
(2)解:⊙连接BC,∵AB是 O的直径,
∴∠ACB⊙=90°,
∴∠ECB=180°﹣∠ACB=90°,
∵∠E=∠EDO=90°,
∴四边形ECFD是矩形,
∴DE=CF,∠CFD=90°,
∵AB=10,AC=6,
∴BC= = =8,
∵OD⊥BC,
∴CF= BC=4,
∴DE=CF=4,
∴ED的长为4.
【考点3 切线长定理】
【例5】(2021秋•上思县期末)如图,P为 O外一点,PA、PB分别切 O于A、B,CD
切 O于点E,分别交PA、PB于点C、D⊙,若PA=5,则△PCD的周长⊙为( )
⊙
A.5 B.7 C.8 D.10
【答案】D
【解答】解:∵PA、PB为圆的两条相交切线,
∴PA=PB,同理可得:CA=CE,DE=DB.
∵△PCD的周长=PC+CE+ED+PD,
∴△PCD的周长=PC+CA+BD+PD=PA+PB=2PA,
∴△PCD的周长=10,
故选:D.
【变式5-1】(2021秋•雨花区校级月考)如图,P为圆O外一点,PA,PB分别切圆O于
A,B两点,若PA=5,则PB=( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】D
【解答】解:∵PA,PB均为 O切线,
∴PB=PA=5, ⊙
故选:D.
【变式5-2】(2021•永定区模拟)如图,PA、PB切 O于点A、B,直线FG切 O于点
E,交PA于F,交PB于点G,若PA=8cm,则△P⊙FG的周长是( ) ⊙
A.8cm B.12cm C.16cm D.20cm
【答案】C
【解答】解:根据切线长定理可得:PA=PB,FA=FE,GE=GB;
所以△PFG的周长=PF+FG+PG,
=PF+FE+EG+PG,
=PF+FA+GB+PG,
=PA+PB
=16cm,故选:C.
【变式5-3】(2021秋•新兴县期末)如图,四边形ABCD是 O的外切四边形,且AB=
10,CD=15,则四边形ABCD的周长为 . ⊙
【答案】50
【解答】解:∵四边形ABCD是 O的外切四边形,
∴AE=AH,BE=BF,CF=CG,⊙DH=DG,
∴AD+BC=AB+CD=25,
∴四边形ABCD的周长=AD+BC+AB+CD=25+25=50,
故答案为:50.
【考点4 三角形的内切圆与内心】
【例6】(2022•石家庄模拟)如图,已知△ABC的周长是20,点O为三角形内心,连接
OB、OC,OD⊥BC于点D,且OD=3,则△ABC的面积是( )
A.20 B.25 C.30 D.35
【答案】C
【解答】解:如图,连接OA,过点O作OE⊥AB于点E,OF⊥AC于点F,∵点O为三角形内心,OD⊥BC,
∴OD=OE=OF=3,
∴S△ABC =S△AOB +S△AOC +S△BOC
= AB•OE+ AC•OF+ BC•OD
= ×OD(AB+AC+BC)
= 3×20
=30.
故选:C.
【变式6-1】(2021秋•雄县期末)如图,△ABC中,内切圆Ⅰ和边BC、AC、AB分别相切
于点D、E、F,若∠B=55°,∠C=75°,则∠EDF的度数是( )
A.55° B.60° C.65° D.70°
【答案】C
【解答】解:连接IE、IF,如图,
∵内切圆I和边AC、AB分别相切于点E、F,
∴OE⊥AC,OF⊥AB,
∴∠AEI=∠AFI=90°,
∴∠A=180°﹣∠EIF,
∵∠EDF= ∠EIF,∴∠EDF=90°﹣ ∠A,
∵∠B=55°,∠C=75°,
∴∠A=180°﹣∠B﹣∠C=180°﹣55°﹣75°=50°,
∴∠EDF=90°﹣ ×50°=65°.
故选:C.
【变式6-2】(2021秋•南开区期末)图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°, O是△ABC的
内切圆,三个切点分别为D、E、F,若BF=2,AF=3,则△ABC的面积⊙是 .
【答案】6
【解答】解:连接DO,EO,
∵ O是△ABC的内切圆,切点分别为D,E,F,
∴⊙OE⊥AC,OD⊥BC,CD=CE,BD=BF=2,AF=AE=3,
又∵∠C=90°,
∴四边形OECD是矩形,
又∵EO=DO,
∴矩形OECD是正方形,
设EO=x,
则EC=CD=x,
在Rt△ABC中
BC2+AC2=AB2,
故(x+2)2+(x+3)2=52,解得:x=1,
∴BC=3,AC=4,
∴S△ABC = ×3×4=6,
故答案为:6.
【变式6-3】(2021秋•肇源县期末)如图,△ABC的内切圆 O与AB,BC,CA分别相切
于点D,E,F,且AD=2,△ABC的周长为14,则BC的⊙长为 .
【答案】5
【解答】解:∵ O与AB,BC,CA分别相切于点D,E,F
∴AF=AD=2,⊙BD=BE,CE=CF,
∵△ABC的周长为14,
∴AD+AF+BE+BD+CE+CF=14,
∴2(BE+CE)=10,
∴BC=5.
故答案为:5.