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专题 18 圆压轴题
以圆为背景的综合问题是中考压轴题的命题趋势之一,按往年命题趋势猜测,很大概率会和平行线
段分线段成比例(2020年),梯形,特殊平行四边形(最新热点)等知识点结合,主要考查学生挖掘信息的
能力,难题分解能力,数学综合能力
考点一
定圆结合直角三角形,考察函数关系,圆心距,存在性问题;
考点二
定圆结合直角三角形;三角形相似,线段与周长的函数关系;
考点三
定圆结合直角三角形;考察函数关系,三角形面积比值问题;
考点四
定圆结合平行线,弧中点,考察函数关系,与圆相切问题;
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考点五
动圆结合三角形,考察三角形相似,考察三角形相似,函数关系;
考点六
动圆结合内切直角三角形,三角形相似,线段比,圆位置关系;
考点七
动圆结合定圆,考察函数关系,与圆有关的位置关系;
考点八
动圆结合定圆,函数关系,四边形,正多边形结合的问题。
一、解答题
1.(2022·上海嘉定·统考二模)在半圆O中,AB为直径,AC,AD为两条弦,且∠CAD+∠DAB=90°.
(1)如图1,求证:AD 等于CD;
(2)如图2,点F在直径AB上,DF交AC于点E,若AE=DE,求证:AC=2DF;
(3)如图3,在(2)的条件下,连接BC,若AF=2,BC=6,求弦AD的长.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)2 5
【分析】(1)连接BD、CD,先证∠DBA=∠DAC,再证∠DCA=∠DAC,可得出AD=CD,即可推出结论;
(2)连接BD、CD,过点D作DG⊥AC于点G,则∠DGA=90°,可证得DG垂直平分AC,得出AC=2AG,再
证△ADF≌△DAG,推出AG=DF,即可得出AC=2DF;
1
(3)取BC中点H,连接OH、OD,则BH=CH= BC=3,OH⊥BC,证Rt△OED≌Rt△BHO,推出OE=BH=3,
2
OD=OA=5,则在Rt△OED中,求出DE的长,在Rt△AED中,可求出AD的长.
(1)
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证明:如图:连接BD、CD
AB为直径
∠ADB=90°
∠DBA+∠DAB=90°
∠DAC+∠DAB=90°
∠DAC=∠DBA
又 ∠DCA=∠DBA
∠DAC=∠DCA
AD=CD
AD=CD
(2)
证明:如图:连接BD、CD,过点D作DG⊥AC于点G
DGA=90
由(1)知AD=CD
DG垂直平分AC
AC=2AG
AE=DE
ADF=DAC
∠DAC+∠DAB=90°
∠ADF+∠DAB=90°
DFA=AGD=90
又 AD=DA
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△ADF≌△DAGAAS
DF=AG
AC=2DF
(3)
1
解:取BC的中点H,连接OH、OD,则BH=CH= BC=3,OHBC
2
OHB=90=DFO
OA=OB
OH 是 ABC中位线
AC=2OH
由(2)知AC=2DF
OH=DF
OD=OB
Rt△OFD≌Rt△BHO(HL)
OF=BH=3
OD=OA=AFOF=23=5
在Rt△OFD中,DF2=OD2OF2=5232=16
在Rt△AFD中,AD= AF2DF2= 2216=2 5
【点睛】本题考查了圆的有关概念及性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理等,解题关键是第(2)问能
够证明∠AFD=90°,第(3)问能够通过作适当的辅助线构造全等三角形等.
2.(2021春·上海徐汇·九年级统考阶段练习)已知:⊙O的半径为3,OC 弦AB,垂足为D,点E在⊙O
上,ECOBOC,射线CE与射线OB相交于点F .设ABx,,CE y,
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(1)求y与x之间的函数解析式,并写出函数定义域;
(2)当OEF 为直角三角形时,求AB的长;
(3)如果BF 1,求EF 的长.
【答案】(1)y 36x2 ,函数定义域为(0<x<6)
(2)AB3 2或3
5 7
(3) 或
2 4
1 1 1 1
【分析】(1) 过点O作OH⊥CE,垂足为H,先利用垂径定理得到BD AB x,EH EC y,然
2 2 2 2
36x2
后利用勾股定理求得OD= ,最后通过证△ODB≌△EHO即可得到EH=OD ,求得结论;
2
(2) 当△OEF为直角三角形时,存在以下两种情况:①若∠OFE=90º;②若∠EOF=90º 分别求解即可;
(3)分两种情况 ①当CF=OF=OB–BF=2时,可得:△CFO∽△COE; ②当CF=OF=OB+BF=4时,可
得:△CFO∽△COE,利用相似三角形的性质即可求解.
(1)
过点O作OH⊥CE,垂足为H,
∵在圆O中,OC⊥弦AB,OH⊥弦CE,AB=x,CE=y,
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1 1 1 1
∴BD AB x,EH EC y,
2 2 2 2
∵在Rt△ODB中,OD2BD2 BO2,OB=3 ,
36x2
∴OD= ,
2
∵OC=OE,
∴∠ECO=∠CEO,
∵∠ECO=∠BOC,
∴∠CEO=∠BOC,
又∵∠ODB=∠OHE=90°,OE=OB
∴△ODB≌△EHO
∴EH=OD ,
y 36x2
∴ ,
2 2
∴y 36x2 函数定义域为(0<x<6)
(2)
当△OEF为直角三角形时,存在以下两种情况:
①若∠OFE=90º,则∠COF=∠OCF=45º
∵∠ODB=90°,
∴∠ABO=45°
又∵OA=OB
∴∠OAB= ∠ABO=45°,
∴∠AOB=90°
∴△OAB是等腰直角三角形
∴AB 2OB3 2
②若∠EOF=90º ,
则∠OEF=∠COF=∠OCF=30º
∵∠ODB=90°,
∴∠ABO=60°
又∵OA=OB
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∴△OAB是等边三角形
∴AB=OB=3
(3)
①当CF=OF=OB–BF=2时,
OC2 9
可得:△CFO∽△COE,CE= ,
CF 2
9 5
∴EF=CE–CF= 2 .
2 2
②当CF=OF=OB+BF=4时,
OC2 9
可得:△CFO∽△COE,CE= ,
CF 4
9 7
∴EF=CF–CE=4 .
4 4
【点睛】本题考查了有关圆的知识的综合题,分类讨论是解决问题的关键.
3.(2023春·上海·九年级专题练习)如图,等边△ABC内接于⊙O,P是AB上任一点(点P与点A、B重
合),连接AP、BP,过点C作CM∥BP交PA的延长线于点M.
(1)求∠APC和∠BPC的度数;
(2)求证:△ACM≌△BCP;
(3)若PA=1,PB=2,求四边形PBCM的面积;
(4)在(3)的条件下,求AB的长度.
【答案】(1)∠APC=60°,∠BPC=60°
(2)见解析
15 3
(3)
4
2 21
(4)
9
【分析】(1)根据等边三角形的性质得到∠ABC=∠BAC=∠ACB=60°,根据圆周角定理即可得到
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∠APC=∠ABC=60°,∠BPC=∠BAC=60°;
(2)根据平行线的性质得到∠BPM+∠M=180°,∠PCM=∠BPC,求得∠M=∠BPC=60°,根据圆周角定理得到
∠PAC+∠PCB=180°,根据全等三角形的判定定理即可得到结论;
(3)作PH⊥CM于H,根据全等三角形的性质得到CM=CP,AM=BP,根据直角三角形的性质得到PH,根
据三角形的面积公式即可得到结论;
(4)过点B作BQ⊥AP,交AP的延长线于点Q,过点A作AN⊥BC于点N,连接OB,求得∠PBQ=30°,得
到PQ,根据勾股定理得到BQ和AN,根据弧长公式即可得到结论.
【解析】(1)解:∵△ABC是等边三角形,
∴∠ABC=∠BAC=∠ACB=60°,
∵BC BC,AC AC,
∴∠APC=∠ABC=60°,∠BPC=∠BAC=60°;
(2)证明:∵CM∥BP,
∴∠BPM+∠M=180°,
∠PCM=∠BPC,
∵∠BPC=∠BAC=60°,
∴∠PCM=∠BPC=60°,
∴∠M=180°-∠BPM=180°-(∠APC+∠BPC)=180°-120°=60°,
∴∠M=∠BPC=60°,
又∵A、P、B、C四点共圆,
∴∠PAC+∠PCB=180°,
∵∠MAC+∠PAC=180°,
∴∠MAC=∠PBC,
∵AC=BC,
在△ACM和△BCP中,
M BPC
MAC PBC,
AC BC
∴△ACM≌△BCP(AAS);
(3)解:∵CM∥BP,
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∴四边形PBCM为梯形,
作PH⊥CM于H,
∵△ACM≌△BCP,
∴CM=CP,AM=BP,
又∠M=60°,
∴△PCM为等边三角形,
∴CM=CP=PM=PA+AM=PA+PB=1+2=3,
在Rt△PMH中,∠MPH=30°,
3 3
∴PH= ,
2
1 1 3 3 15 3
∴S PBCM= (PB+CM)×PH= (2+3)× = ;
四边形
2 2 2 4
(4)解:过点B作BQ⊥AP,交AP的延长线于点Q,过点A作AN⊥BC于点N,连接OB,
∵∠APC=∠BPC=60°,
∴∠BPQ=60°,
∴∠PBQ=30°,
1
∴PQ= PB=1,
2
在Rt△BPQ中,BQ= 2212 3,
在Rt△AQB中,AB= AQ2BQ2 112 3 2 7,
∵△ABC为等边三角形,
∴AN经过圆心O,
1 7
∴BN= AB= ,
2 2
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21
∴AN= AB2BN2 ,
2
21
在Rt△BON中,设BO=x,则ON= −x,
2
7 21
∴( )2+( −x)2=x2,
2 2
21
解得:x= ,
3
∵∠BOA=∠BCA=120°,
21
120
∴AB的长度为 3 2 21.
180 9
【点睛】本题考查了三角形的外接圆与外心,全等三角形的判定和性质,解直角三角形,等边三角形的判
定和性质,平行线的性质,正确的作出辅助线是解题的关键.
4.(2021秋·上海金山·九年级期末)定理:一条弧所对的圆周角等于这条弧所对的圆心角的一半.如图1,
1
∠A= ∠O.
2
已知:如图2,AC是⊙O的一条弦,点D在⊙O上(与A、C不重合),联结DE交射线AO于点E,联结
3
OD,⊙O的半径为5,tan∠OAC= .
4
(1)求弦AC的长.
(2)当点E在线段OA上时,若△DOE与△AEC相似,求∠DCA的正切值.
(3)当OE=1时,求点A与点D之间的距离(直接写出答案).
【答案】(1)8
1
(2)
3
18
(3)2 5或 145.
29
1
【分析】(1)过点O作OH⊥AC于点H,由垂径定理可得AH=CH= AC,由锐角三角函数和勾股定理可
2
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求解;
(2)分两种情况讨论,由相似三角形的性质可求AG,EG,CG的长,即可求解;
(3)分两种情况讨论,由相似三角形和勾股定理可求解.
(1)
如图2,过点O作OH⊥AC于点H,
1
由垂径定理得:AH=CH= AC,
2
OH 3
在Rt△OAH中,tanOAC ,
AH 4
∴设OH=3x,AH=4x,
∵OH2+AH2=OA2,
∴(3x)2+(4x)2=52,
解得:x=±1,(x=﹣1舍去),
∴OH=3,AH=4,
∴AC=2AH=8;
(2)
如图2,过点O作OH⊥AC于H,过E作EG⊥AC于G,
∵∠DEO=∠AEC,
∴当△DOE与△AEC相似时可得:∠DOE=∠A或者∠DOE=∠ACD;
AD AD
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1
ACD DOE,
2
∴∠ACD≠∠DOE
∴当△DOE与△AEC相似时,不存在∠DOE=∠ACD情况,
∴当△DOE与△AEC相似时,∠DOE=∠A,
∴OD∥AC,
OD OE
∴ ,
AC AE
∵OD=OA=5,AC=8,
5 5AE
∴ ,
8 AE
40
∴AE ,
13
∵∠AGE=∠AHO=90°,
∴GE∥OH,
∴△AEG∽△AOH,
AE EG AG
∴ ,
AO OH AH
40 EG AG
∴13 3 4 ,
5
24
∴EG ,
13
32 32 72
∴AG ,CG8 ,
13 13 13
EG 1
在Rt△CEG中,tanDCA ;
CG 3
(3)
当点E在线段OA上时,如图3,过点E作EG⊥AC于G,过点O作OH⊥AC于H,延长AO交⊙O于M,
连接AD,DM,
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由(1)可得 OH=3,AH=4,AC=8,
∵OE=1,
∴AE=4,ME=6,
∵EG∥OH,
∴△AEG∽△AOH,
AE AG EG 4
∴ ,
AO AH OH 5
16 12
∴AG= ,EG= ,
5 5
24
∴GC= ,
5
576 144 12 5
∴EC= GC2EG2 = = ,
25 25 5
∵AM是直径,
∴∠ADM=90°=∠EGC,
又∵∠M=∠C,
∴△EGC∽△ADM,
EC EG
∴ ,
AM AD
12 5 12
∴ 5 5 ,
10 AD
∴AD=2 5;
当点E在线段AO的延长线上时,如图4,延长AO交⊙O于M,连接AD,DM,过点E作EG⊥AC于G,
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18 24 16
同理可求EG= ,AG= ,AE=6,GC= ,
5 5 5
324 256 2 145
∴EC= GC2EG2 = = ,
25 25 5
∵AM是直径,
∴∠ADM=90°=∠EGC,
又∵∠M=∠C,
∴△EGC∽△ADM,
EC EG
∴ ,
AM AD
2 145 18
∴ 5 5 ,
10 AD
18 145
∴AD= ,
29
18
综上所述:AD的长是2 5或 145
29
【点睛】本题考查了垂径定理,勾股定理,解直角三角形,求角的正切值,相似三角形的性质与判定,圆
周角定理,正切的作出辅助线是解题的关键.
5.(2021·上海·统考二模)如图,已知扇形AOB的半径OA4,AOB90,点C、D分别在半径OA、
OB上(点C不与点A重合),联结CD.点P是弧AB上一点,PC PD.
3
(1)当cotODC ,以CD为半径的圆D与圆O相切时,求CD的长;
4
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(2)当点D与点B重合,点P为弧AB的中点时,求OCD的度数;
S
(3)如果OC 2,且四边形ODPC是梯形,求 △PCD 的值.
S
△OCD
5
【答案】(1) ;(2)67.5°;(3) 61或3 6
2
OD 3
【分析】(1)由题意∠COD=90°,cot∠ODC= ,可以假设OD=3k,OC=4k,则CD=5k,证明AC
OC 4
1
=OC=4k=2,推出k= ,继而可得结论.
2
(2)如图2中,连接OP,过点P作PE⊥OA于E,PF⊥OB于F.利用全等三角形的性质证明△PCB是等
腰直角三角形,可得结论.
(3)分两种情形:如图3−1中,当OC∥PD时,如图3−2中,当PC∥OD时,分别求解即可.
【解析】解:(1)如图1中,
OD 3
∵∠COD=90°,cot∠ODC= ,
OC 4
∴设OD=3k,OC=4k,则CD=5k,
∵以CD为半径的圆D与圆O相切,
∴CD=DB=5k,
∴OB=OD+DB=3k+5k=4,
1
∴k= ,
2
5
∴CD= ;
2
(2)如图2中,连接OP,过点P作PE⊥OA于E,PF⊥OB于F.
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∵PAPB,
∴∠AOP=∠POB,
∵PE⊥OA,PF⊥OB,
∴PE=PF,
∵∠PEC=∠PFB=90°,PD=PC,
∴Rt△PEC≌Rt△PFB(HL),
∴∠EPC=∠FPB,
∵∠PEO=∠EOF=∠OFP=90°,
∴∠EPF=90°,
∴∠EPF=∠CPB=90°,
∴∠PCB=∠PBC=45°,
∵OP=OB,∠POB=45°,
∴∠OBP=∠OPB=67.5°,
∴∠CBO=67.5°−45°=22.5°,
∴∠OCD=90°−22.5°=67.5°;
(3)如图3−1中,当OC∥PD时,过点C作CE⊥PD,连接OP,
∵OC∥PD,
∴∠PDO=∠AOD=90°,
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∵CE⊥PD,
∴∠CED=90°,
∴四边形OCED是矩形,
∴OC=DE=2,CE=OD,
设PC=PD=x,EC=OD=y,
则有x2+y2=16,x2=y2+(x−2)2,可得x=2 6−2,(不合题意的已经舍弃),
∴PD=2 6−2,
S PD
∴S△PCDS△OCD=PDOC= △PCD 61,
S OC
△OCD
如图3−2中,当PC∥OD时,过点D作DE⊥CP,连接OP,
∵PC∥OD,
∴∠COD=∠OCE=∠CED=90°,
∴四边形OCED是矩形,
∴OC=DE=2,CE=OD,
∵OP=4,OC=2,
∴PC= OP2OC2 = 4222 2 3,
∴PD=PC=2 3,
2
∴PE= PD2DE2 = 2 3 22 2 2,
∴EC=OD=2 3-2 2,
S PC 2 3
∴ △PCD 3 6,
S OD 2 32 2
△OCD
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S
综上所述, △PCD 的值为: 61或3 6.
S
△OCD
【点睛】本题属于圆综合题,考查了两圆的位置关系,解直角三角形,等腰三角形的性质,梯形的性质等
知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造特殊四边形解决问题,属于中考压轴题.
6.(2021·上海青浦·统考二模)已知:在半径为2的扇形AOB中,AOBm( 0<m180),点C是AB上
的一个动点,直线AC与直线OB相交于点D.
(1)如图1,当0<m<90,BCD是等腰三角形时,求D的大小(用含m的代数式表示);
S
(2)如图2,当m90,点C是AB的中点时,连接AB,求 ABD 的值;
S
ABC
(3)将AC沿AC所在的直线折叠,当折叠后的圆弧与OB所在的直线相切于点E,且OE1时,求线段AD
的长.
m° 2 5 11
【答案】(1) ;(2)2 2;(3)
2 2
【分析】(1)C在AB弧线上,所以OBC为锐角,CBD为钝角,则 BCD是等腰三角形,仅有BC BD
这一种情况,扇形AOB中,OAOC OB,BC BD,由边相等得对应角相等,三角形内角和为180,可
m°
得D ;
2
(2)过D作DM AB的延长线于M,连接OC,C为中点,可知
AC BC,AOC COB45,AOCOBO,边相等得对应角相等,即可求得
ACB135,BCD45,CBO为 BCD的外角,可得ABDD,CABCBA,由角相等可推
1
出ABBD,在Rt
AOB中,由勾股定理知BM 2,在等腰直角
AOB中AN AB 2,根据等高三角
2
S AD AM
形的面积比等于底的比 ΔABD = 可得结果;
S AC AN
ΔABC
(3)E为弧AEC与OB切点,知A、E、C在半径为2的另一个圆上,在Rt OEO中,由勾股定理知OO
5,得四边形AOCO是菱形,由菱形对角线性质,可以推出
OOE∽
DOP,得OP 5,在Rt
APO中,
11
由勾股定理得AP ,即可求出AD的长.
2
【解析】解:(1)C在AB弧线上,
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∴OBC为锐角,
∴CBD为钝角,
则 BCD是等腰三角形时,仅有BC BD这一种情况,
∴DBCD,
连接OC则OAOC OB,
∴OAC=OCA,OCDOBC,
∴OBC=D+BCD2D,
在 OCD中,COD+2D+2D180,
∴AOC mCODm+4D180,
1
∴AOC (180AOC)
2
m°
180 2D,
2
在 AOD中,m+OAC+D180,
m°
∴180+ D180,
2
m°
∴D ;
2
(2)过D作DM AB延长线于M,连接OC,
∵C为AB 中点,
∴AC BC,
∴BAC ABC且AOCOBO,
∴OAC OCAOCBOBC,
1
∴ACO+BCO ( 36090)135,
2
∴BCD45,
∴45+ODAABC+ABD45+ABC,
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∴ABC ADOBAC,
∴BD AB2 2(勾股定理),
∴BM DM 2
∵MBDOBA45,
∴BM DM ,
∴AM AB+BM 2 2 +2,
1
∴AN AB 2,
2
S AD AM 2 22
∴ ΔABD = 2 2
S AC AN 2
ΔABC
(3)图2如下:
∵E为弧线AEC与OB切点,
∴A、E、C在半径为2的另一个圆上,
∵OE2,OE1,
∴OO 5(勾股定理),
又∵OAOC 2,OAOC 2,
∴四边形AOCO是菱形,
∴AC OO且AC、OO互相平分,
且OOE共角,
∴ OOE∽ DOP,
∴ DP OP 且OP 1 OO 5 ,
OE OE 2 2
∴OP 5,
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2
5 11
∴AP 4 (Rt APO的勾股定理)
2 2
2 5 11
∴AD AP+PD .
2
【点睛】本题考查圆的综合应用,熟练掌握等腰三角形的性质、相似三角形的判定与性质、菱形的判定和
性质、勾股定理等是解题关键.
7.(2022春·上海·九年级专题练习)已知⊙O的直径AB=4,点P为弧AB上一点,联结PA、PO,点C为
劣弧AP上一点(点C不与点A、P重合),联结BC交PA、PO于点D、E.
7
(1)如图,当cos∠CBO= 时,求BC的长;
8
(2)当点C为劣弧AP的中点,且△EDP与△AOP相似时,求∠ABC的度数;
(3)当AD=2DP,且△BEO为直角三角形时,求四边形AOED的面积.
7 5 5
【答案】(1) ;(2)18°;(3) 或 3
2 3 6
【分析】(1)解法一:如图1,过点O作OG⊥BC于点G,根据垂径定理和余弦的定义可得BC的长;解法
7
二:如图2,连接AC,根据圆周角定理可得∠ACB=90°,根据cos∠CBO= 可得BC的长;
8
(2)如图3,如图3,连接OC,根据题意可知:△EDP与△AOP相似只存在一种情况:△DPE∽△OPA,
得∠DPE=∠PAO,设∠ABC=α,则∠AOC=∠COP=2α,在△OEB中根据三角形外角的性质列方程可得结论;
(3)当△BEO为直角三角形时,∠OBE不可能是直角,所以分两种情况:①如图4,当∠EOB=90°时,作
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辅助线,作平行线,根据平行线分线段成比例定理计算AH,OH,BH的长,根据面积差可得结论;②如图
5,当∠OEB=90°时,连接AC,证明∠ABC=30°,分别计算各边的长,根据面积差可得结论.
【解析】解:(1)解法一:如图1,过点O作OG⊥BC于点G,
1
∴BG= BC,
2
∵AB=4,
∴OB=2,
7 BG
∵cos∠CBO= ,
8 OB
7
∴BG= ,
4
7
∴BC=2BG= ;
2
解法二:如图2,连接AC,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
BC 7
∴cos∠ABC= ,
AB 8
BC 7
∴ ,
4 8
7
∴BC= ;
2
(2)如图3,连接OC,
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∵∠P=∠P,△EDP与△AOP相似,
∴△DPE∽△OPA,
∴∠DPE=∠PAO,
∵C是AP的中点,
∴∠AOC=∠COP,
设∠ABC=α,则∠AOC=∠COP=2α,
∵OB=OC,
∴∠OCB=∠OBC=α,
∵C是AP的中点,
∴OC⊥AP,
∴∠PAO=90°﹣2α,
∴∠DEP=∠OEB=90°﹣2α,
在△OEB中,∠AOP=∠OEB+∠ABC,
∴4α=90°﹣2α+α,
∴α=18°,
∴∠ABC=18°;
(3)分两种情况:
①如图4,当∠EOB=90°时,过D作DH⊥AB于H,
∴DH∥PO,
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AD AH
∴ ,
PD OH
∵AD=2PD,
∴AH=2HO,
∵AB=4,
4 2 8
∴AH= ,OH= ,BH= ,
3 3 3
∵AO=OP,∠AOP=90°,
∴∠A=45°,
4
∴AH=DH= ,
3
∵OE∥DH,
OE 2
OE OB
∴ ,即 4 8,
DH BH
3 3
∴OE=1,
∴S AOED=S ABD﹣S OEB
四边形 △ △
1 4 1
= 4 21
2 3 2
5
= ;
3
②如图5,当∠OEB=90°时,连接AC,
∵∠C=∠OEB=90°,
∴AC∥OE,CE=BE,
∵AD=2DP,
同理得AC=2PE,
∵AO=BO,
∴AC=2OE,
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1
∴OE=PE= OP,
2
1
∴AC= AB,
2
∴∠ABC=30°,
∵AB=4,
∴OB=2=AC,OE=1,BE= 3,BC= 4222 2 3,
∴CE= 3,
∵AC∥PE,
CD AD
∴ 2,
DE DP
∵CD+DE= 3,
2 3
∴CD= ,
3
∴S AOED=S ABC﹣S OEB﹣S ACD
四边形 △ △ △
1 1 1 2 3
= 22 3 1 3 2 ,
2 2 2 3
5 3
= .
6
5 5 3
综上,四边形AOED的面积是 或 .
3 6
【点睛】本题考查圆周角定理、垂径定理、相似三角形的性质和判定,解直角三角形,等腰三角形的性质
等.(1)中能借助定理构造直角三角形是解题关键;(2)能借助相似三角形以及圆周角定理表示相关角是
解题关键;(3)中注意分类讨论和正确构造图形.
8.(2021·上海·九年级专题练习)如图,已知在四边形ABCD中,AD//BC,ABC 90,以AB为直径的
O交边DC于E、F 两点,AD1,BC5,设
O的半径长为r.
(1)联结OF ,当OF//BC时,求
O的半径长;
(2)过点O作OH EF,垂足为点H,设OH y,试用r的代数式表示y;
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(3)设点G为DC的中点,联结OG、OD, ODG是否能成为等腰三角形?如果能,试求出r的值;如不
能,试说明理由.
3r r24
【答案】(1)3;(2)y ;(3) ODG能成为等腰三角形,r2 2
r24
1
【分析】(1)证OF 为梯形ABCD的中位线,得出rOF ADBC3即可;
2
(2)连接OD、OC,过点D作DM BC于M ,则CM BCBM 4,由勾股定理得出DC 2 r24,
由四边形ABCD的面积△DOC的面积△AOD的面积△BOC的面积,进而得出答案;
1
(3)证OG是梯形ABCD的中位线,得出OG//AD,OG3, DG CD r24,由勾股定理得
2
OD r21,分三种情况,分别求解即可.
【解析】解:(1)∵OF//BC,OAOB,
∴OF 为梯形ABCD的中位线,
1 1
∴OF ADBC 153,即
O的半径长为3;
2 2
(2)连接OD、OC,过点D作DM BC于M ,如图1所示:
∵AD//BC,ABC 90,且DM BC,
∴四边形ABMD为矩形,
则BMAD1,
∴CM BCBM 4,
∴DC DM2CM2 2r242 2 r24,
∵四边形ABCD的面积△DOC的面积△AOD的面积△BOC的面积,
1 1 1 1
∴ 152r 2 r24y r1 r5,
2 2 2 2
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3r r24
整理得:y ;
r24
(3) ODG能成为等腰三角形,理由如下:
∵点G为DC的中点,OAOB,
∴OG是梯形ABCD的中位线,
1 1
∴OG//AD,OG ADBC 153,
2 2
1
DG CD r24,
2
由勾股定理得:OD OA2AD2 r212 r21,
分三种情况:
①DGDO时,则 r24 r21,无解;
②ODOG时,如图2所示:
r213,解得:r2 2;
③GDGO时,作OH CD于H,如图3所示:
GODGDO,
∵OG//AD,
∴ADOGOD,
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∴ADOGDO,
∴DO是ADG的平分线,
由题意知:OA AD,
又OH CD,
∴OAOH ,
则此时圆O和CD相切,不合题意;
综上所述,
ODG能成为等腰三角形,r2 2.
【点睛】本题考查了垂径定理、梯形中位线定理、勾股定理、角平分线的性质、等腰三角形的性质等知识;
熟练掌握垂径定理和梯形中位线定理是解题的关键.
9.(2022·上海·九年级专题练习)如图,已知AB是半圆O的直径,AB=6,点C在半圆O上.过点A作
AD⊥OC,垂足为点D,AD的延长线与弦BC交于点E,与半圆O交于点F(点F不与点B重合).
(1)当点F为BC的中点时,求弦BC的长;
DE
(2)设OD=x, =y,求y与x的函数关系式;
AE
(3)当△AOD与△CDE相似时,求线段OD的长.
3x 3
【答案】(1)3 3;(2)y= ;(3)
6 2
【分析】(1)连结OF,交BC于点H.得出∠BOF=∠COF.则∠AOC=∠COF=∠BOF=60°,可求出BH,
BC的长;
DE 3x DE 3x DE 3x
(2)连结BF.证得OD∥BF,则 ,即 ,得出 ,则得出结论;
DF 3x AD 3x AE 6
(3)分两种情况:①当∠DCE=∠DOA时,AB∥CB,不符合题意,舍去,②当∠DCE=∠DAO时,连结
1 3
OF,证得∠OAF=30°,得出OD= OA ,则答案得出.
2 2
【解析】解:(1)如图1,连结OF,交BC于点H.
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∵F是BC中点,
∴OF⊥BC,BC=2BH.
∴∠BOF=∠COF.
∵OA=OF,OC⊥AF,
∴∠AOC=∠COF,
∴∠AOC=∠COF=∠BOF=60°,
BH 3
在Rt△BOH中,sin∠BOH= ,
OB 2
∵AB=6,
∴OB=3,
3 3
∴BH= ,
2
∴BC=2BH=3 3;
(2)如图2,连结BF.
∵AF⊥OC,垂足为点D,
∴AD=DF.
又∵OA=OB,
∴OD∥BF,BF=2OD=2x.
DE CD 3x
∴ ,
EF BF 2x
DE 3x
∴ ,
DF 3x
DE 3x
即 ,
AD 3x
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DE 3x
∴ ,
AE 6
3x
∴y= .
6
(3)△AOD和△CDE相似,分两种情况:①当∠DCE=∠DOA时,AB∥CB,不符合题意,舍去.
②当∠DCE=∠DAO时,连结OF.
∵OA=OF,OB=OC,
∴∠OAF=∠OFA,∠OCB=∠OBC.
∵∠DCE=∠DAO,
∴∠OAF=∠OFA=∠OCB=∠OBC.
∵∠AOD=∠OCB+∠OBC=2∠OAF,
∴∠OAF=30°,
1 3
∴OD= OA .
2 2
3
即线段OD的长为 .
2
【点睛】本题属于圆综合题,考查了垂径定理,勾股定理,直角三角形的性质,圆周角定理,相似三角形
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,构造基本图形
解决问题.
10.(2021·上海·九年级专题练习)如图,已知半圆⊙O的直径AB=10,弦CD∥AB,且CD=8,E为弧CD
的中点,点P在弦CD上,联结PE,过点E作PE的垂线交弦CD于点G,交射线OB于点F.
(1)当点F与点B重合时,求CP的长;
(2)设CP=x,OF=y,求y与x的函数关系式及定义域;
(3)如果GP=GF,求△EPF的面积.
第 30 页 共 66 页
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10 9 5
【答案】(1)CP=2;(2)y (0„ x3);(3)
4x 2
【分析】(1)如图1,连接EO,交弦CD于点H,根据垂径定理得EO⊥AB,由勾股定理计算
OH CO2CH2 3,可得EH的长,证明∠HPE=∠HGE=45°,则PE=GE.从而可得结论;
(2)如图2,连接OE,证明△PEH∽△EFO,列比例式可得结论;
(3)如图3,作PQ⊥AB,分别计算PE和EF的长,利用三角形面积公式可得结论.
【解析】(1)连接EO,交弦CD于点H,
∵E为弧CD的中点,
∴EO⊥AB,
∵CD∥AB,
∴OH⊥CD,
1
∴CH= CD,
2
连接CO,
∵AB=10,CD=8,
∴CO=5,CH=4,
∴OH CO2CH2 3,
∴EH=EO﹣OH=2,
∵点F与点B重合,
∴∠OBE=∠HGE=45°,
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∵PE⊥BE,
∴∠HPE=∠HGE=45°,
∴PE=GE,
∴PH=HG=2,
∴CP=CH﹣PH=4﹣2=2;
(2)如图2,连接OE,交CD于H,
∵∠PEH+∠OEF=90°,∠OFE+∠OEF=90°,
∴∠PEH=∠OFE,
∵∠PHE=∠EOF=90°,
∴△PEH∽△EFO,
EH PH
∴ ,
FO EO
∵EH=2,FO=y,PH=4﹣x,EO=5,
2 4x
∴ ,
y 5
10
∴y (0„ x3).
4x
(3)如图3,过点P作PQ⊥AB,垂足为Q,
∵GP=GF,
∴∠GPF=∠GFP,
∵CD∥AB,
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∴∠GPF=∠PFQ,
∵PE⊥EF,
∴PQ=PE,
由(2)可知,△PEH∽△EFO,
PE PH
∴ ,
EF EO
∵PQ=OH=3,
∴PE=3,
∵EH=2,
∴PH PE2EH2 5,
3 5
∴ ,
EF 5
∴EF3 5,
1 1 9 5
∴S PEEF 33 5 .
EPF 2 2 2
【点睛】本题属于圆综合题,考查了垂径定理,勾股定理,相似三角形的判定和性质等知识,解题的关键
是学会添加常用辅助线,构造相似三角形列比例式解决问题,属于中考压轴题.
一、解答题
1.(2022·上海嘉定·统考二模)在半圆O中,AB为直径,AC,AD为两条弦,且∠CAD+∠DAB=90°.
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(1)如图1,求证:AD 等于CD;
(2)如图2,点F在直径AB上,DF交AC于点E,若AE=DE,求证:AC=2DF;
(3)如图3,在(2)的条件下,连接BC,若AF=2,BC=6,求弦AD的长.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)2 5
【分析】(1)连接BD、CD,先证∠DBA=∠DAC,再证∠DCA=∠DAC,可得出AD=CD,即可推出结论;
(2)连接BD、CD,过点D作DG⊥AC于点G,则∠DGA=90°,可证得DG垂直平分AC,得出AC=2AG,再
证△ADF≌△DAG,推出AG=DF,即可得出AC=2DF;
1
(3)取BC中点H,连接OH、OD,则BH=CH= BC=3,OH⊥BC,证Rt△OED≌Rt△BHO,推出OE=BH=3,
2
OD=OA=5,则在Rt△OED中,求出DE的长,在Rt△AED中,可求出AD的长.
(1)
证明:如图:连接BD、CD
AB为直径
∠ADB=90°
∠DBA+∠DAB=90°
∠DAC+∠DAB=90°
∠DAC=∠DBA
又 ∠DCA=∠DBA
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∠DAC=∠DCA
AD=CD
AD=CD
(2)
证明:如图:连接BD、CD,过点D作DG⊥AC于点G
DGA=90
由(1)知AD=CD
DG垂直平分AC
AC=2AG
AE=DE
ADF=DAC
∠DAC+∠DAB=90°
∠ADF+∠DAB=90°
DFA=AGD=90
又 AD=DA
△ADF≌△DAGAAS
DF=AG
AC=2DF
(3)
1
解:取BC的中点H,连接OH、OD,则BH=CH= BC=3,OHBC
2
OHB=90=DFO
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OA=OB
OH 是 ABC中位线
AC=2OH
由(2)知AC=2DF
OH=DF
OD=OB
Rt△OFD≌Rt△BHO(HL)
OF=BH=3
OD=OA=AFOF=23=5
在Rt△OFD中,DF2=OD2OF2=5232=16
在Rt△AFD中,AD= AF2DF2= 2216=2 5
【点睛】本题考查了圆的有关概念及性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理等,解题关键是第(2)问能
够证明∠AFD=90°,第(3)问能够通过作适当的辅助线构造全等三角形等.
2.(2021春·上海徐汇·九年级统考阶段练习)已知:⊙O的半径为3,OC 弦AB,垂足为D,点E在⊙O
上,ECOBOC,射线CE与射线OB相交于点F .设ABx,,CE y,
(1)求y与x之间的函数解析式,并写出函数定义域;
(2)当OEF 为直角三角形时,求AB的长;
(3)如果BF 1,求EF 的长.
【答案】(1)y 36x2 ,函数定义域为(0<x<6)
(2)AB3 2或3
5 7
(3) 或
2 4
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1 1 1 1
【分析】(1) 过点O作OH⊥CE,垂足为H,先利用垂径定理得到BD AB x,EH EC y,然
2 2 2 2
36x2
后利用勾股定理求得OD= ,最后通过证△ODB≌△EHO即可得到EH=OD ,求得结论;
2
(2) 当△OEF为直角三角形时,存在以下两种情况:①若∠OFE=90º;②若∠EOF=90º 分别求解即可;
(3)分两种情况 ①当CF=OF=OB–BF=2时,可得:△CFO∽△COE; ②当CF=OF=OB+BF=4时,可
得:△CFO∽△COE,利用相似三角形的性质即可求解.
(1)
过点O作OH⊥CE,垂足为H,
∵在圆O中,OC⊥弦AB,OH⊥弦CE,AB=x,CE=y,
1 1 1 1
∴BD AB x,EH EC y,
2 2 2 2
∵在Rt△ODB中,OD2BD2 BO2,OB=3 ,
36x2
∴OD= ,
2
∵OC=OE,
∴∠ECO=∠CEO,
∵∠ECO=∠BOC,
∴∠CEO=∠BOC,
又∵∠ODB=∠OHE=90°,OE=OB
∴△ODB≌△EHO
∴EH=OD ,
y 36x2
∴ ,
2 2
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∴y 36x2 函数定义域为(0<x<6)
(2)
当△OEF为直角三角形时,存在以下两种情况:
①若∠OFE=90º,则∠COF=∠OCF=45º
∵∠ODB=90°,
∴∠ABO=45°
又∵OA=OB
∴∠OAB= ∠ABO=45°,
∴∠AOB=90°
∴△OAB是等腰直角三角形
∴AB 2OB3 2
②若∠EOF=90º ,
则∠OEF=∠COF=∠OCF=30º
∵∠ODB=90°,
∴∠ABO=60°
又∵OA=OB
∴△OAB是等边三角形
∴AB=OB=3
(3)
①当CF=OF=OB–BF=2时,
OC2 9
可得:△CFO∽△COE,CE= ,
CF 2
9 5
∴EF=CE–CF= 2 .
2 2
②当CF=OF=OB+BF=4时,
OC2 9
可得:△CFO∽△COE,CE= ,
CF 4
9 7
∴EF=CF–CE=4 .
4 4
【点睛】本题考查了有关圆的知识的综合题,分类讨论是解决问题的关键.
3.(2023春·上海·九年级专题练习)如图,等边△ABC内接于⊙O,P是AB上任一点(点P与点A、B重
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合),连接AP、BP,过点C作CM∥BP交PA的延长线于点M.
(1)求∠APC和∠BPC的度数;
(2)求证:△ACM≌△BCP;
(3)若PA=1,PB=2,求四边形PBCM的面积;
(4)在(3)的条件下,求AB的长度.
【答案】(1)∠APC=60°,∠BPC=60°
(2)见解析
15 3
(3)
4
2 21
(4)
9
【分析】(1)根据等边三角形的性质得到∠ABC=∠BAC=∠ACB=60°,根据圆周角定理即可得到
∠APC=∠ABC=60°,∠BPC=∠BAC=60°;
(2)根据平行线的性质得到∠BPM+∠M=180°,∠PCM=∠BPC,求得∠M=∠BPC=60°,根据圆周角定理得到
∠PAC+∠PCB=180°,根据全等三角形的判定定理即可得到结论;
(3)作PH⊥CM于H,根据全等三角形的性质得到CM=CP,AM=BP,根据直角三角形的性质得到PH,根
据三角形的面积公式即可得到结论;
(4)过点B作BQ⊥AP,交AP的延长线于点Q,过点A作AN⊥BC于点N,连接OB,求得∠PBQ=30°,得
到PQ,根据勾股定理得到BQ和AN,根据弧长公式即可得到结论.
【解析】(1)解:∵△ABC是等边三角形,
∴∠ABC=∠BAC=∠ACB=60°,
∵BC BC,AC AC,
∴∠APC=∠ABC=60°,∠BPC=∠BAC=60°;
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(2)证明:∵CM∥BP,
∴∠BPM+∠M=180°,
∠PCM=∠BPC,
∵∠BPC=∠BAC=60°,
∴∠PCM=∠BPC=60°,
∴∠M=180°-∠BPM=180°-(∠APC+∠BPC)=180°-120°=60°,
∴∠M=∠BPC=60°,
又∵A、P、B、C四点共圆,
∴∠PAC+∠PCB=180°,
∵∠MAC+∠PAC=180°,
∴∠MAC=∠PBC,
∵AC=BC,
在△ACM和△BCP中,
M BPC
MAC PBC,
AC BC
∴△ACM≌△BCP(AAS);
(3)解:∵CM∥BP,
∴四边形PBCM为梯形,
作PH⊥CM于H,
∵△ACM≌△BCP,
∴CM=CP,AM=BP,
又∠M=60°,
∴△PCM为等边三角形,
∴CM=CP=PM=PA+AM=PA+PB=1+2=3,
在Rt△PMH中,∠MPH=30°,
3 3
∴PH= ,
2
1 1 3 3 15 3
∴S PBCM= (PB+CM)×PH= (2+3)× = ;
四边形
2 2 2 4
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(4)解:过点B作BQ⊥AP,交AP的延长线于点Q,过点A作AN⊥BC于点N,连接OB,
∵∠APC=∠BPC=60°,
∴∠BPQ=60°,
∴∠PBQ=30°,
1
∴PQ= PB=1,
2
在Rt△BPQ中,BQ= 2212 3,
在Rt△AQB中,AB= AQ2BQ2 112 3 2 7,
∵△ABC为等边三角形,
∴AN经过圆心O,
1 7
∴BN= AB= ,
2 2
21
∴AN= AB2BN2 ,
2
21
在Rt△BON中,设BO=x,则ON= −x,
2
7 21
∴( )2+( −x)2=x2,
2 2
21
解得:x= ,
3
∵∠BOA=∠BCA=120°,
21
120
∴AB的长度为 3 2 21.
180 9
【点睛】本题考查了三角形的外接圆与外心,全等三角形的判定和性质,解直角三角形,等边三角形的判
定和性质,平行线的性质,正确的作出辅助线是解题的关键.
4.(2021秋·上海金山·九年级期末)定理:一条弧所对的圆周角等于这条弧所对的圆心角的一半.如图1,
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1
∠A= ∠O.
2
已知:如图2,AC是⊙O的一条弦,点D在⊙O上(与A、C不重合),联结DE交射线AO于点E,联结
3
OD,⊙O的半径为5,tan∠OAC= .
4
(1)求弦AC的长.
(2)当点E在线段OA上时,若△DOE与△AEC相似,求∠DCA的正切值.
(3)当OE=1时,求点A与点D之间的距离(直接写出答案).
【答案】(1)8
1
(2)
3
18
(3)2 5或 145.
29
1
【分析】(1)过点O作OH⊥AC于点H,由垂径定理可得AH=CH= AC,由锐角三角函数和勾股定理可
2
求解;
(2)分两种情况讨论,由相似三角形的性质可求AG,EG,CG的长,即可求解;
(3)分两种情况讨论,由相似三角形和勾股定理可求解.
(1)
如图2,过点O作OH⊥AC于点H,
1
由垂径定理得:AH=CH= AC,
2
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OH 3
在Rt△OAH中,tanOAC ,
AH 4
∴设OH=3x,AH=4x,
∵OH2+AH2=OA2,
∴(3x)2+(4x)2=52,
解得:x=±1,(x=﹣1舍去),
∴OH=3,AH=4,
∴AC=2AH=8;
(2)
如图2,过点O作OH⊥AC于H,过E作EG⊥AC于G,
∵∠DEO=∠AEC,
∴当△DOE与△AEC相似时可得:∠DOE=∠A或者∠DOE=∠ACD;
AD AD
1
ACD DOE,
2
∴∠ACD≠∠DOE
∴当△DOE与△AEC相似时,不存在∠DOE=∠ACD情况,
∴当△DOE与△AEC相似时,∠DOE=∠A,
∴OD∥AC,
OD OE
∴ ,
AC AE
∵OD=OA=5,AC=8,
5 5AE
∴ ,
8 AE
40
∴AE ,
13
∵∠AGE=∠AHO=90°,
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∴GE∥OH,
∴△AEG∽△AOH,
AE EG AG
∴ ,
AO OH AH
40 EG AG
∴13 3 4 ,
5
24
∴EG ,
13
32 32 72
∴AG ,CG8 ,
13 13 13
EG 1
在Rt△CEG中,tanDCA ;
CG 3
(3)
当点E在线段OA上时,如图3,过点E作EG⊥AC于G,过点O作OH⊥AC于H,延长AO交⊙O于M,
连接AD,DM,
由(1)可得 OH=3,AH=4,AC=8,
∵OE=1,
∴AE=4,ME=6,
∵EG∥OH,
∴△AEG∽△AOH,
AE AG EG 4
∴ ,
AO AH OH 5
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16 12
∴AG= ,EG= ,
5 5
24
∴GC= ,
5
576 144 12 5
∴EC= GC2EG2 = = ,
25 25 5
∵AM是直径,
∴∠ADM=90°=∠EGC,
又∵∠M=∠C,
∴△EGC∽△ADM,
EC EG
∴ ,
AM AD
12 5 12
∴ 5 5 ,
10 AD
∴AD=2 5;
当点E在线段AO的延长线上时,如图4,延长AO交⊙O于M,连接AD,DM,过点E作EG⊥AC于G,
18 24 16
同理可求EG= ,AG= ,AE=6,GC= ,
5 5 5
324 256 2 145
∴EC= GC2EG2 = = ,
25 25 5
∵AM是直径,
∴∠ADM=90°=∠EGC,
又∵∠M=∠C,
∴△EGC∽△ADM,
EC EG
∴ ,
AM AD
2 145 18
∴ 5 5 ,
10 AD
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18 145
∴AD= ,
29
18
综上所述:AD的长是2 5或 145
29
【点睛】本题考查了垂径定理,勾股定理,解直角三角形,求角的正切值,相似三角形的性质与判定,圆
周角定理,正切的作出辅助线是解题的关键.
5.(2021·上海·统考二模)如图,已知扇形AOB的半径OA4,AOB90,点C、D分别在半径OA、
OB上(点C不与点A重合),联结CD.点P是弧AB上一点,PC PD.
3
(1)当cotODC ,以CD为半径的圆D与圆O相切时,求CD的长;
4
(2)当点D与点B重合,点P为弧AB的中点时,求OCD的度数;
S
(3)如果OC 2,且四边形ODPC是梯形,求 △PCD 的值.
S
△OCD
5
【答案】(1) ;(2)67.5°;(3) 61或3 6
2
OD 3
【分析】(1)由题意∠COD=90°,cot∠ODC= ,可以假设OD=3k,OC=4k,则CD=5k,证明AC
OC 4
1
=OC=4k=2,推出k= ,继而可得结论.
2
(2)如图2中,连接OP,过点P作PE⊥OA于E,PF⊥OB于F.利用全等三角形的性质证明△PCB是等
腰直角三角形,可得结论.
(3)分两种情形:如图3−1中,当OC∥PD时,如图3−2中,当PC∥OD时,分别求解即可.
【解析】解:(1)如图1中,
第 46 页 共 66 页
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OD 3
∵∠COD=90°,cot∠ODC= ,
OC 4
∴设OD=3k,OC=4k,则CD=5k,
∵以CD为半径的圆D与圆O相切,
∴CD=DB=5k,
∴OB=OD+DB=3k+5k=4,
1
∴k= ,
2
5
∴CD= ;
2
(2)如图2中,连接OP,过点P作PE⊥OA于E,PF⊥OB于F.
∵PAPB,
∴∠AOP=∠POB,
∵PE⊥OA,PF⊥OB,
∴PE=PF,
∵∠PEC=∠PFB=90°,PD=PC,
∴Rt△PEC≌Rt△PFB(HL),
∴∠EPC=∠FPB,
∵∠PEO=∠EOF=∠OFP=90°,
∴∠EPF=90°,
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∴∠EPF=∠CPB=90°,
∴∠PCB=∠PBC=45°,
∵OP=OB,∠POB=45°,
∴∠OBP=∠OPB=67.5°,
∴∠CBO=67.5°−45°=22.5°,
∴∠OCD=90°−22.5°=67.5°;
(3)如图3−1中,当OC∥PD时,过点C作CE⊥PD,连接OP,
∵OC∥PD,
∴∠PDO=∠AOD=90°,
∵CE⊥PD,
∴∠CED=90°,
∴四边形OCED是矩形,
∴OC=DE=2,CE=OD,
设PC=PD=x,EC=OD=y,
则有x2+y2=16,x2=y2+(x−2)2,可得x=2 6−2,(不合题意的已经舍弃),
∴PD=2 6−2,
S PD
∴S△PCDS△OCD=PDOC= △PCD 61,
S OC
△OCD
如图3−2中,当PC∥OD时,过点D作DE⊥CP,连接OP,
第 48 页 共 66 页
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∵PC∥OD,
∴∠COD=∠OCE=∠CED=90°,
∴四边形OCED是矩形,
∴OC=DE=2,CE=OD,
∵OP=4,OC=2,
∴PC= OP2OC2 = 4222 2 3,
∴PD=PC=2 3,
2
∴PE= PD2DE2 = 2 3 22 2 2,
∴EC=OD=2 3-2 2,
S PC 2 3
∴ △PCD 3 6,
S OD 2 32 2
△OCD
S
综上所述, △PCD 的值为: 61或3 6.
S
△OCD
【点睛】本题属于圆综合题,考查了两圆的位置关系,解直角三角形,等腰三角形的性质,梯形的性质等
知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造特殊四边形解决问题,属于中考压轴题.
6.(2021·上海青浦·统考二模)已知:在半径为2的扇形AOB中,AOBm( 0<m180),点C是AB上
的一个动点,直线AC与直线OB相交于点D.
(1)如图1,当0<m<90,BCD是等腰三角形时,求D的大小(用含m的代数式表示);
S
(2)如图2,当m90,点C是AB的中点时,连接AB,求 ABD 的值;
S
ABC
(3)将AC沿AC所在的直线折叠,当折叠后的圆弧与OB所在的直线相切于点E,且OE1时,求线段AD
的长.
第 49 页 共 66 页
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m° 2 5 11
【答案】(1) ;(2)2 2;(3)
2 2
【分析】(1)C在AB弧线上,所以OBC为锐角,CBD为钝角,则 BCD是等腰三角形,仅有BC BD
这一种情况,扇形AOB中,OAOC OB,BC BD,由边相等得对应角相等,三角形内角和为180,可
m°
得D ;
2
(2)过D作DM AB的延长线于M,连接OC,C为中点,可知
AC BC,AOC COB45,AOCOBO,边相等得对应角相等,即可求得
ACB135,BCD45,CBO为 BCD的外角,可得ABDD,CABCBA,由角相等可推
1
出ABBD,在Rt
AOB中,由勾股定理知BM 2,在等腰直角
AOB中AN AB 2,根据等高三角
2
S AD AM
形的面积比等于底的比 ΔABD = 可得结果;
S AC AN
ΔABC
(3)E为弧AEC与OB切点,知A、E、C在半径为2的另一个圆上,在Rt OEO中,由勾股定理知OO
5,得四边形AOCO是菱形,由菱形对角线性质,可以推出
OOE∽
DOP,得OP 5,在Rt
APO中,
11
由勾股定理得AP ,即可求出AD的长.
2
【解析】解:(1)C在AB弧线上,
∴OBC为锐角,
∴CBD为钝角,
则 BCD是等腰三角形时,仅有BC BD这一种情况,
∴DBCD,
连接OC则OAOC OB,
∴OAC=OCA,OCDOBC,
∴OBC=D+BCD2D,
在 OCD中,COD+2D+2D180,
∴AOC mCODm+4D180,
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1
∴AOC (180AOC)
2
m°
180 2D,
2
在 AOD中,m+OAC+D180,
m°
∴180+ D180,
2
m°
∴D ;
2
(2)过D作DM AB延长线于M,连接OC,
∵C为AB 中点,
∴AC BC,
∴BAC ABC且AOCOBO,
∴OAC OCAOCBOBC,
1
∴ACO+BCO ( 36090)135,
2
∴BCD45,
∴45+ODAABC+ABD45+ABC,
∴ABC ADOBAC,
∴BD AB2 2(勾股定理),
∴BM DM 2
∵MBDOBA45,
∴BM DM ,
∴AM AB+BM 2 2 +2,
1
∴AN AB 2,
2
S AD AM 2 22
∴ ΔABD = 2 2
S AC AN 2
ΔABC
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(3)图2如下:
∵E为弧线AEC与OB切点,
∴A、E、C在半径为2的另一个圆上,
∵OE2,OE1,
∴OO 5(勾股定理),
又∵OAOC 2,OAOC 2,
∴四边形AOCO是菱形,
∴AC OO且AC、OO互相平分,
且OOE共角,
∴ OOE∽ DOP,
∴ DP OP 且OP 1 OO 5 ,
OE OE 2 2
∴OP 5,
2
5 11
∴AP 4 (Rt APO的勾股定理)
2 2
2 5 11
∴AD AP+PD .
2
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【点睛】本题考查圆的综合应用,熟练掌握等腰三角形的性质、相似三角形的判定与性质、菱形的判定和
性质、勾股定理等是解题关键.
7.(2022春·上海·九年级专题练习)已知⊙O的直径AB=4,点P为弧AB上一点,联结PA、PO,点C为
劣弧AP上一点(点C不与点A、P重合),联结BC交PA、PO于点D、E.
7
(1)如图,当cos∠CBO= 时,求BC的长;
8
(2)当点C为劣弧AP的中点,且△EDP与△AOP相似时,求∠ABC的度数;
(3)当AD=2DP,且△BEO为直角三角形时,求四边形AOED的面积.
7 5 5
【答案】(1) ;(2)18°;(3) 或 3
2 3 6
【分析】(1)解法一:如图1,过点O作OG⊥BC于点G,根据垂径定理和余弦的定义可得BC的长;解法
7
二:如图2,连接AC,根据圆周角定理可得∠ACB=90°,根据cos∠CBO= 可得BC的长;
8
(2)如图3,如图3,连接OC,根据题意可知:△EDP与△AOP相似只存在一种情况:△DPE∽△OPA,
得∠DPE=∠PAO,设∠ABC=α,则∠AOC=∠COP=2α,在△OEB中根据三角形外角的性质列方程可得结论;
(3)当△BEO为直角三角形时,∠OBE不可能是直角,所以分两种情况:①如图4,当∠EOB=90°时,作
辅助线,作平行线,根据平行线分线段成比例定理计算AH,OH,BH的长,根据面积差可得结论;②如图
5,当∠OEB=90°时,连接AC,证明∠ABC=30°,分别计算各边的长,根据面积差可得结论.
【解析】解:(1)解法一:如图1,过点O作OG⊥BC于点G,
1
∴BG= BC,
2
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∵AB=4,
∴OB=2,
7 BG
∵cos∠CBO= ,
8 OB
7
∴BG= ,
4
7
∴BC=2BG= ;
2
解法二:如图2,连接AC,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°,
BC 7
∴cos∠ABC= ,
AB 8
BC 7
∴ ,
4 8
7
∴BC= ;
2
(2)如图3,连接OC,
∵∠P=∠P,△EDP与△AOP相似,
∴△DPE∽△OPA,
∴∠DPE=∠PAO,
∵C是AP的中点,
∴∠AOC=∠COP,
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设∠ABC=α,则∠AOC=∠COP=2α,
∵OB=OC,
∴∠OCB=∠OBC=α,
∵C是AP的中点,
∴OC⊥AP,
∴∠PAO=90°﹣2α,
∴∠DEP=∠OEB=90°﹣2α,
在△OEB中,∠AOP=∠OEB+∠ABC,
∴4α=90°﹣2α+α,
∴α=18°,
∴∠ABC=18°;
(3)分两种情况:
①如图4,当∠EOB=90°时,过D作DH⊥AB于H,
∴DH∥PO,
AD AH
∴ ,
PD OH
∵AD=2PD,
∴AH=2HO,
∵AB=4,
4 2 8
∴AH= ,OH= ,BH= ,
3 3 3
∵AO=OP,∠AOP=90°,
∴∠A=45°,
4
∴AH=DH= ,
3
∵OE∥DH,
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OE 2
OE OB
∴ ,即 4 8,
DH BH
3 3
∴OE=1,
∴S AOED=S ABD﹣S OEB
四边形 △ △
1 4 1
= 4 21
2 3 2
5
= ;
3
②如图5,当∠OEB=90°时,连接AC,
∵∠C=∠OEB=90°,
∴AC∥OE,CE=BE,
∵AD=2DP,
同理得AC=2PE,
∵AO=BO,
∴AC=2OE,
1
∴OE=PE= OP,
2
1
∴AC= AB,
2
∴∠ABC=30°,
∵AB=4,
∴OB=2=AC,OE=1,BE= 3,BC= 4222 2 3,
∴CE= 3,
∵AC∥PE,
CD AD
∴ 2,
DE DP
∵CD+DE= 3,
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2 3
∴CD= ,
3
∴S AOED=S ABC﹣S OEB﹣S ACD
四边形 △ △ △
1 1 1 2 3
= 22 3 1 3 2 ,
2 2 2 3
5 3
= .
6
5 5 3
综上,四边形AOED的面积是 或 .
3 6
【点睛】本题考查圆周角定理、垂径定理、相似三角形的性质和判定,解直角三角形,等腰三角形的性质
等.(1)中能借助定理构造直角三角形是解题关键;(2)能借助相似三角形以及圆周角定理表示相关角是
解题关键;(3)中注意分类讨论和正确构造图形.
8.(2021·上海·九年级专题练习)如图,已知在四边形ABCD中,AD//BC,ABC 90,以AB为直径的
O交边DC于E、F 两点,AD1,BC5,设
O的半径长为r.
(1)联结OF ,当OF//BC时,求
O的半径长;
(2)过点O作OH EF,垂足为点H,设OH y,试用r的代数式表示y;
(3)设点G为DC的中点,联结OG、OD, ODG是否能成为等腰三角形?如果能,试求出r的值;如不
能,试说明理由.
3r r24
【答案】(1)3;(2)y ;(3) ODG能成为等腰三角形,r2 2
r24
1
【分析】(1)证OF 为梯形ABCD的中位线,得出rOF ADBC3即可;
2
(2)连接OD、OC,过点D作DM BC于M ,则CM BCBM 4,由勾股定理得出DC 2 r24,
由四边形ABCD的面积△DOC的面积△AOD的面积△BOC的面积,进而得出答案;
1
(3)证OG是梯形ABCD的中位线,得出OG//AD,OG3, DG CD r24,由勾股定理得
2
OD r21,分三种情况,分别求解即可.
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【解析】解:(1)∵OF//BC,OAOB,
∴OF 为梯形ABCD的中位线,
1 1
∴OF ADBC 153,即
O的半径长为3;
2 2
(2)连接OD、OC,过点D作DM BC于M ,如图1所示:
∵AD//BC,ABC 90,且DM BC,
∴四边形ABMD为矩形,
则BMAD1,
∴CM BCBM 4,
∴DC DM2CM2 2r242 2 r24,
∵四边形ABCD的面积△DOC的面积△AOD的面积△BOC的面积,
1 1 1 1
∴ 152r 2 r24y r1 r5,
2 2 2 2
3r r24
整理得:y ;
r24
(3) ODG能成为等腰三角形,理由如下:
∵点G为DC的中点,OAOB,
∴OG是梯形ABCD的中位线,
1 1
∴OG//AD,OG ADBC 153,
2 2
1
DG CD r24,
2
由勾股定理得:OD OA2AD2 r212 r21,
分三种情况:
①DGDO时,则 r24 r21,无解;
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②ODOG时,如图2所示:
r213,解得:r2 2;
③GDGO时,作OH CD于H,如图3所示:
GODGDO,
∵OG//AD,
∴ADOGOD,
∴ADOGDO,
∴DO是ADG的平分线,
由题意知:OA AD,
又OH CD,
∴OAOH ,
则此时圆O和CD相切,不合题意;
综上所述,
ODG能成为等腰三角形,r2 2.
【点睛】本题考查了垂径定理、梯形中位线定理、勾股定理、角平分线的性质、等腰三角形的性质等知识;
熟练掌握垂径定理和梯形中位线定理是解题的关键.
9.(2022·上海·九年级专题练习)如图,已知AB是半圆O的直径,AB=6,点C在半圆O上.过点A作
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AD⊥OC,垂足为点D,AD的延长线与弦BC交于点E,与半圆O交于点F(点F不与点B重合).
(1)当点F为BC的中点时,求弦BC的长;
DE
(2)设OD=x, =y,求y与x的函数关系式;
AE
(3)当△AOD与△CDE相似时,求线段OD的长.
3x 3
【答案】(1)3 3;(2)y= ;(3)
6 2
【分析】(1)连结OF,交BC于点H.得出∠BOF=∠COF.则∠AOC=∠COF=∠BOF=60°,可求出BH,
BC的长;
DE 3x DE 3x DE 3x
(2)连结BF.证得OD∥BF,则 ,即 ,得出 ,则得出结论;
DF 3x AD 3x AE 6
(3)分两种情况:①当∠DCE=∠DOA时,AB∥CB,不符合题意,舍去,②当∠DCE=∠DAO时,连结
1 3
OF,证得∠OAF=30°,得出OD= OA ,则答案得出.
2 2
【解析】解:(1)如图1,连结OF,交BC于点H.
∵F是BC中点,
∴OF⊥BC,BC=2BH.
∴∠BOF=∠COF.
∵OA=OF,OC⊥AF,
∴∠AOC=∠COF,
∴∠AOC=∠COF=∠BOF=60°,
BH 3
在Rt△BOH中,sin∠BOH= ,
OB 2
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∵AB=6,
∴OB=3,
3 3
∴BH= ,
2
∴BC=2BH=3 3;
(2)如图2,连结BF.
∵AF⊥OC,垂足为点D,
∴AD=DF.
又∵OA=OB,
∴OD∥BF,BF=2OD=2x.
DE CD 3x
∴ ,
EF BF 2x
DE 3x
∴ ,
DF 3x
DE 3x
即 ,
AD 3x
DE 3x
∴ ,
AE 6
3x
∴y= .
6
(3)△AOD和△CDE相似,分两种情况:①当∠DCE=∠DOA时,AB∥CB,不符合题意,舍去.
②当∠DCE=∠DAO时,连结OF.
∵OA=OF,OB=OC,
∴∠OAF=∠OFA,∠OCB=∠OBC.
∵∠DCE=∠DAO,
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∴∠OAF=∠OFA=∠OCB=∠OBC.
∵∠AOD=∠OCB+∠OBC=2∠OAF,
∴∠OAF=30°,
1 3
∴OD= OA .
2 2
3
即线段OD的长为 .
2
【点睛】本题属于圆综合题,考查了垂径定理,勾股定理,直角三角形的性质,圆周角定理,相似三角形
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,构造基本图形
解决问题.
10.(2021·上海·九年级专题练习)如图,已知半圆⊙O的直径AB=10,弦CD∥AB,且CD=8,E为弧CD
的中点,点P在弦CD上,联结PE,过点E作PE的垂线交弦CD于点G,交射线OB于点F.
(1)当点F与点B重合时,求CP的长;
(2)设CP=x,OF=y,求y与x的函数关系式及定义域;
(3)如果GP=GF,求△EPF的面积.
10 9 5
【答案】(1)CP=2;(2)y (0„ x3);(3)
4x 2
【分析】(1)如图1,连接EO,交弦CD于点H,根据垂径定理得EO⊥AB,由勾股定理计算
OH CO2CH2 3,可得EH的长,证明∠HPE=∠HGE=45°,则PE=GE.从而可得结论;
(2)如图2,连接OE,证明△PEH∽△EFO,列比例式可得结论;
(3)如图3,作PQ⊥AB,分别计算PE和EF的长,利用三角形面积公式可得结论.
【解析】(1)连接EO,交弦CD于点H,
第 62 页 共 66 页
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∵E为弧CD的中点,
∴EO⊥AB,
∵CD∥AB,
∴OH⊥CD,
1
∴CH= CD,
2
连接CO,
∵AB=10,CD=8,
∴CO=5,CH=4,
∴OH CO2CH2 3,
∴EH=EO﹣OH=2,
∵点F与点B重合,
∴∠OBE=∠HGE=45°,
∵PE⊥BE,
∴∠HPE=∠HGE=45°,
∴PE=GE,
∴PH=HG=2,
∴CP=CH﹣PH=4﹣2=2;
(2)如图2,连接OE,交CD于H,
∵∠PEH+∠OEF=90°,∠OFE+∠OEF=90°,
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∴∠PEH=∠OFE,
∵∠PHE=∠EOF=90°,
∴△PEH∽△EFO,
EH PH
∴ ,
FO EO
∵EH=2,FO=y,PH=4﹣x,EO=5,
2 4x
∴ ,
y 5
10
∴y (0„ x3).
4x
(3)如图3,过点P作PQ⊥AB,垂足为Q,
∵GP=GF,
∴∠GPF=∠GFP,
∵CD∥AB,
∴∠GPF=∠PFQ,
∵PE⊥EF,
∴PQ=PE,
由(2)可知,△PEH∽△EFO,
PE PH
∴ ,
EF EO
∵PQ=OH=3,
∴PE=3,
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∵EH=2,
∴PH PE2EH2 5,
3 5
∴ ,
EF 5
∴EF3 5,
1 1 9 5
∴S PEEF 33 5 .
EPF 2 2 2
【点睛】本题属于圆综合题,考查了垂径定理,勾股定理,相似三角形的判定和性质等知识,解题的关键
是学会添加常用辅助线,构造相似三角形列比例式解决问题,属于中考压轴题.
第 65 页 共 66 页
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