縱觀近幾年全國各地中考題,圓的有關性質以及對于性質,概念的準确叙述等一般以填空題,選擇題的形式考查并占有一定的分值;一般在10分-15分左右,圓的有關性質,如垂徑定理,圓周角,切線的判定與性質等的運用一般以計算證明的形式考查;利用圓的知識與其他知識點如代數函數,方程等相結合作為中考壓軸題将會占有非常重要的地位,另外與圓有關的實際應用題,閱讀理解題,探索存在性問題仍是熱門考題,請同學們注意.
類型1 結論探究問題
例1.(2018秋•江都區校級月考)已知:如圖,△ABC内接于⊙O,AB為直徑,點D是弧AC上的一點,連接AD、BD,AC交BD于點F,DE⊥AB于點E,交AC于點P,∠ABD=∠CBD=∠CAD.
(1)求證:PA=PD;
(2)判斷AP與PF是否相等,并說明理由;
(3)當點C為半圓弧的中點,請寫出BF與AD的關系式.并說明理由.
【分析】(1)由AB為⊙O的直徑知∠ABD ∠BAD=90°、由DE⊥AB知∠BAD ∠ADE=90°,據此可得∠ABD=∠ADE,根據∠ABD=∠CAD得出∠CAD=∠ADE,從而得證;
(2)證∠EDF=∠DFP,得PA=PD=PF;
(3)延長AD、BC交于點H,先證△BDA≌△BDH得AD=DH=1/2AH,再證△ACH≌△BCF得BF=AH=2AD.
【解答】(1)∵AB為⊙O的直徑,∴∠ADB=90°,即∠ABD ∠BAD=90°,
∵DE⊥AB,∴∠AED=90°,即∠BAD ∠ADE=90°,∴∠ABD=∠ADE,
∵∠ABD=∠CAD,∴∠CAD=∠ADE,∴PA=PD;
(2)∵∠DAF ∠AFD=90°,∠ADP ∠PDF=90°,且∠DAF=∠ADP,
∴∠AFD=∠PDF,∴PD=PF,
又∵PA=PD,∴PA=PF;
(3)如圖,延長AD、BC交于點H,
則∠BDA=∠BDH=90°,
在△BDA和△BDH中,
∵
∴△BDA≌△BDH(ASA),∴AD=DH=1/2AH,
∵C為半圓弧的中點,∴AC=BC,
∵AB為⊙O的直徑,∴∠ACB=∠ACH=90°,
在△ACH和△BCF中,
∵
∴△ACH≌△BCF(ASA),∴BF=AH=2AD.
【點評】本題主要考查圓的綜合問題,解題的關鍵是掌握圓周角定理、等腰三角形的判定、全等三角形的判定與性質等知識點.
類型2 存在性問題
例2.(2018秋•泗陽縣期中)如圖,在平面直角坐标系中,點A、B的坐标分别為(﹣2,0),(2,0),點M是AO中點,⊙A的半徑為2.
(1)若△PAB是直角三角形,則點P的坐标為 .(直接寫出結果)
(2)若PM⊥AB,則BP與⊙A有怎樣的位置關系?為什麼?
(3)若點E的坐标為(0,3),那麼⊙A上是否存在一點P,使PE 1/2PB最小,如果存在,求出這個最小值,如果不存在,簡要說明理由.
【分析】(1)依題意,分兩種情形:①∠PAB=90°,②∠APB=90°分别求解即可解決問題;
(2)求出PA,PB的長,利用勾股定理的逆定理證明即可;
(3)如圖3中,連接EM.由△PAM∽△BAP,推出PM/PB=PA/AB=1/2,推出PM=1/2PB,推出PE 1/2PB=PE PM,由PE PM≥EM,推出PE PM的最小值為線段EM的長.由此即可解決問題;
【解答】(1)設P(m,n),
①如圖1,當∠PAB=90°時,
∵⊙A的半徑為2,且A(﹣2,0),
∴點P1(﹣2,2),P2(﹣2,﹣2);
②如圖2,當∠APB=90°,
∵A(﹣2,0),B(2,0),
∴PA^2=(m 2)^2 n^2=2^2①,
PB^2=(m﹣2)^2 n^2,AB^2=16,
由PA^2 PB^2=AB^2得4 (m﹣2)^2 n^2=16 ②
由①②得到:m=﹣1,n=±√3,
∴P(﹣1,√3)或(﹣1,﹣√3).
故答案為(﹣2,2)或(﹣2,﹣2)或(﹣1,√3)或(﹣1,﹣√3).
(2)如圖2中,∵PM⊥AB,∴∠AMP=∠BMP=90°,
在Rt△APM中,∵∠PMA=90°,PA=2,AM=1,
∴PA^2 PB^2=4 12=16,
∵AB^2=16,∴PA^2 PB^2=AB^2,∴∠APB=90°,∴△PAB是直角三角形.
(3)如圖3中,連接EM.
∵PA^2=4,AM•AB=4,∴PA^2=AM•AB,∴PA/AM=AB/PA,
∵∠PAM=∠BAP,∴△PAM∽△BAP,∴PM/PB=PA/AB=1/2,
∴PM=1/2PB,∴PE 1/2PB=PE PM,
∵PE PM≥EM,∴PE PM的最小值為線段EM的長,
∵E(0,3),∴OE=3,
【點評】本題屬于屬于圓綜合題,考查了勾股定理以及逆定理,相似三角形的判定和性質,三角形的三邊關系等知識,解題的關鍵是學會利用分類讨論的思想思考問題,學會構造相似三角形解決問題,學會用轉化的思想思考問題,屬于中考壓軸題.
類型3 自定義問題
例3(2018•南通模拟)如圖,⊙O的直徑AB=26,P是AB上(不與點A、B重合)的任一點,點C、D為⊙O上的兩點,若∠APD=∠BPC,則稱∠CPD為直徑AB的“回旋角”.
(1)若∠BPC=∠DPC=60°,則∠CPD是直徑AB的“回旋角”嗎?并說明理由;
(2)若弧CD的長為13π/4,求“回旋角”∠CPD的度數;
(3)若直徑AB的“回旋角”為120°,且△PCD的周長為24 13√3,直接寫出AP的長.
【分析】(1)利用平角求出∠APD=60°,即可得出結論;
(2)先求出∠COD=45°,進而判斷出點D,P,E在同一條直線上,求出∠CED,即可得出結論;
(3)①當點P在半徑OA上時,利用(2)的方法求出∠CFD=60°,∠COD=120°,利用三角函數求出CD,進而求出DF,再用勾股定理求出OH,即可求出OP即可得出結論;
②當點P在半徑OB上時,同①方法求出BP=3,即可得出結論.
【解答】∠CPD是直徑AB的“回旋角”,
理由:∵∠CPD=∠BPC=60°,
∴∠APD=180°﹣∠CPD﹣∠BPC=180°﹣60°﹣60°=60°,
∴∠BPC=∠APD,∴∠CPD是直徑AB的“回旋角”;
(2)如圖1,∵AB=26,∴OC=OD=OA=13,
∴n=45,∴∠COD=45°,
作CE⊥AB交⊙O于E,連接PE,∴∠BPC=∠OPE,
∵∠CPD為直徑AB的“回旋角”,∴∠APD=∠BPC,∴∠OPE=∠APD,
∵∠APD ∠CPD ∠BPC=180°,∴∠OPE ∠CPD ∠BPC=180°,
∴點D,P,E三點共線,∴∠CED=1/2∠COD=22.5°,
∴∠OPE=90°﹣22.5°=67.5°,∴∠APD=∠BPC=67.5°,∴∠CPD=45°,
即:“回旋角”∠CPD的度數為45°,
(3)①當點P在半徑OA上時,如圖2,過點C作CF⊥AB交⊙O于F,連接PF,
∴PF=PC,同(2)的方法得,點D,P,F在同一條直線上,
∵直徑AB的“回旋角”為120°,∴∠APD=∠BPC=30°,∴∠CPF=60°,
∴△PCF是等邊三角形,∴∠CFD=60°,
連接OC,OD,∴∠COD=120°,
過點O作OG⊥CD于G,
∴PD PC=24,
∵PC=PF,∴PD PF=DF=24,
過O作OH⊥DF于H,
∴DH=1/2DF=12,
在Rt△OHD中,利用勾股定理可得OH=5,
在Rt△OHP中,∠OPH=30°,∴OP=10,∴AP=OA﹣OP=3;
②當點P在半徑OB上時,同①的方法得,BP=3,∴AP=AB﹣BP=23,
即:滿足條件的AP的長為3或23.
【點評】此題是圓的綜合題,主要考查了垂徑定理,三點共線,銳角三角函數,勾股定理,新定義,正确作出輔助線是解本題的關鍵.
類型4 研究性問題
例4.(2018秋•錫山區期中)(1)問題背景
如圖①,BC是⊙O的直徑,點A在⊙O上,AB=AC,P為弧BmC上一動點(不與B,C重合),求證: √2PA=PB PC.
請你根據圖中所給的輔助線,給出作法并完成證明過程.
(2)類比遷移
如圖②,⊙O的半徑為3,點A,B在⊙O上,C為⊙O内一點,AB=AC,AB⊥AC,垂足為A,求OC的最小值.
(3)拓展延伸
如圖③,⊙O的半徑為3,點A,B在⊙O上,C為⊙O内一點,AB=4/3AC,AB⊥AC,垂足為A,則OC的最小值為_______.
【分析】(1)将△ACP繞點A順時針旋轉90°到△ABQ的位置,由旋轉的性質可得:∠QBA=∠PCA,AP=AQ,PC=QB,根據圓的内接四邊形的性質可證點Q,點B,點P共線,根據勾股定理可證√2AP=PQ=PC PB;
(2)連接OA,将△OAC繞點A順時針旋轉90°至△EAB,連接OB,OE,則可得EB=OC,AE=OA=3,∠EAB=∠OAC,根據勾股定理可求OE=3√2,根據三角形三邊關系可得BE≥OE﹣OB=3√2﹣3 (當點B在OE上時,取等号),即可求OC的最小值;
(3)如圖③構造相似三角形即可解決問題.作AQ⊥OA,使得AQ=4/3OA,連接OQ,BQ,OB.由△QAB∽OAC,推出BQ=4/3OC,當BQ最小時,OC最小.
【解答】(1)将△ACP繞點A順時針旋轉90°到△ABQ的位置.
證明如下:∵BC是直徑,∴∠BAC=90°=∠BPC
∵AB=AC,∴∠ACB=∠ABC=45°
由旋轉可得∠QBA=∠PCA,PA=AQ,PC=QB
∵∠PCA ∠PBA=180°,∴∠QBA ∠PBA=180°,∴Q,B,P三點共線
∴∠QAB ∠BAP=∠BAP ∠PAC=90°,∴QP2=AP2 AQ2=2AP2
∴QP=√2AP=QB BP=PC PB,∴√2AP=PC PB
(2)如圖2:連接OA,将△OAC繞點A順時針旋轉90°至△EAB,連接OB,OE,
∵AB⊥AC, ∴∠BAC=90°
由旋轉可得:EB=OC,AE=OA=3,∠EAB=∠OAC
∴∠EAB ∠BAO=∠BAO ∠OAC=90°,
∴OC最小值是3√2﹣3
(3)如圖③中,作AQ⊥OA,使得AQ=4/3OA,連接OQ,BQ,OB.
∵∠QAO=∠BAC=90°,∠QAB=∠OAC,
∵QA/OA=AB/AC=4/3,∴△QAB∽△OAC,∴BQ=4/3OC,
當BQ最小時,OC最小,易知OA=3,AQ=4,OQ=5,BQ≥OQ﹣OB,
∴BQ≥2,∴BQ的最小值為2,∴OC的最小值為3/2
故答案為3/2.
【點評】本題考查圓綜合題、全等三角形的判定和性質、相似三角形的判定和性質、等腰直角三角形的判定和性質、勾股定理.三角形的三邊關系等知識,解題的關鍵是學會利用旋轉法添加常用輔助線,構造全等三角形或相似三角形解決問題,屬于中考壓軸題.
總之,我們在圓問題中要領悟思想方法:遇到直徑時,一般要引直徑上的圓周角,将直徑這一條件轉化為直角的條件.遇到有切線時,一般要引過切點的半徑,以便利用切線的性質定理;或連結過切點的弦,以便利用弦切角定理.遇到過圓外一點作圓的兩條切線時,常常引這點到圓心的連線,以便利用切線長定理及其推論.求周長和面積要注意利用割補思想.圓柱和圓錐的側面展開圖是研究“化曲為直”的一條重要的思想方法.
針對近幾年中考命題方向的預測,我們提出了複習的對策.
1. 打牢基礎:準确理解與圓有關的概念及性質,理解弦、弧、圓心角與圓周角之間的關系; 會從點與圓,直線與圓關系中探索相應半徑與距離的數量關系;會用垂徑定理、切線長定理來證明一類與圓有關的的幾何題;會利用圓内接四邊形的性質、弧長與扇形面積公式,解決與圓柱,圓錐展開圖有關的計算題并會借助分割和轉化思想求陰影面積.
2.掌握方法:圓的複習不僅要抓住基礎題目的基本方法,還要從典型問題的特殊方法着手強化訓練,在解決問題的過程中不僅要善于掌握解題方法,而且要從中及時總結規律,為以後解題提供幫助.
3.關注應用:會利用圓的有關知識解決一些有關圓的實際應用題,動态題,探索題及閱讀理解題等
我們在複習時要從學科整體意識和思想方法上着手,掌握圓的有關性質、與圓的有關的位置關系;注重通性通法,淡化特殊技巧方法.我們要認真研究試題解題過程中的思維方法,注意考查不同思維方法的試題的協調和匹配,數學思想方法,内容豐富,形式多樣.在複習階段應該對數學思想方法進行梳理總結,逐個認識它們的本質特征、思維程序和操作程序.使我們的數學理性思維能力得到較全面的提高,舉一反三,以不變應萬變.
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