专题24.3 垂径定理【十大题型】-2022-2023学年九年级数学上册举一反三系列(人教版)
展开TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc29221" 【题型1 利用垂径定理求线段长度】 PAGEREF _Tc29221 \h 1
\l "_Tc19961" 【题型2 利用垂径定理求角度】 PAGEREF _Tc19961 \h 5
\l "_Tc16455" 【题型3 利用垂径定理求最值】 PAGEREF _Tc16455 \h 9
\l "_Tc24750" 【题型4 利用垂径定理求取值范围】 PAGEREF _Tc24750 \h 13
\l "_Tc16246" 【题型5 利用垂径定理求整点】 PAGEREF _Tc16246 \h 18
\l "_Tc12630" 【题型6 利用垂径定理求面积】 PAGEREF _Tc12630 \h 22
\l "_Tc1666" 【题型7 垂径定理在格点中的运用】 PAGEREF _Tc1666 \h 26
\l "_Tc17993" 【题型9 垂径定理与分类讨论中的综合运用】 PAGEREF _Tc17993 \h 33
\l "_Tc18944" 【题型10 垂径定理的应用】 PAGEREF _Tc18944 \h 37
【知识点1 垂径定理及其推论】
(1)垂径定理
垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧.
(2)垂径定理的推论
推论1:平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.
推论2:弦的垂直平分线经过圆心,并且平分弦所对的两条弧.
推论3:平分弦所对一条弧的直径,垂直平分弦,并且平分弦所对的另一条弧.
【题型1 利用垂径定理求线段长度】
【例1】(2022•雨花区校级开学)如图,⊙O的半径OD⊥弦AB交AB于点C,连接AO并延长交⊙O于点E,连接EC.若AB=8,EC=213,则CD的长为( )
A.1B.3C.2D.4
【变式1-1】(2022•宁津县二模)如图,已知圆O的半径为10,AB⊥CD,垂足为P,且AB=CD=16,则OP的长为( )
A.6B.62C.8D.82
【变式1-2】(2022•建华区二模)如图,⊙O的直径AB与弦CD相交于点E,若AE=5,EB=1,∠AEC=30°,则CD的长为( )
A.5B.23C.42D.22+3+1
【变式1-3】(2022春•徐汇区校级期中)如图,AB是⊙O的弦,D为半径OA的中点,过D作CD⊥OA交弦AB于点E,且CE=CB,若BE=2AE,CD=5,那么⊙O的半径为 .
【题型2 利用垂径定理求角度】
【例2】(2022•泰安模拟)如图,⊙O的半径OA,OB,且OA⊥OB,连接AB.现在⊙O上找一点C,使OA2+AB2=BC2,则∠OAC的度数为( )
A.15°或75°B.20°或70°C.20°D.30°
【变式2-1】(2022秋•天心区期中)如图,已知⊙O半径OA=4,点B为圆上的一点,点C为劣弧AB上的一动点,CD⊥OA,CE⊥OB,连接DE,要使DE取得最大值,则∠AOB等于( )
A.60°B.90°C.120°D.135°
【变式2-2】(2022秋•青田县期末)如图,在⊙O中,半径OC过弦AB的中点E,OC=2,OE=2.
(1)求弦AB的长;
(2)求∠CAB的度数.
【变式2-3】(2022秋•开州区期末)如图,在⊙O中,弦BC与半径OA垂直于点D,连接AB、AC.点E为AC的中点,连接DE.
(1)若AB=6,求DE的长;
(2)若∠BAC=100°,求∠CDE的度数.
【题型3 利用垂径定理求最值】
【例3】(2022•威海模拟)⊙O中,点C为弦AB上一点,AB=1,CD⊥OC交⊙O于点D,则线段CD的最大值是( )
A.12B.1C.32D.2
【变式3-1】(2022•河北模拟)如图所示,在⊙O中,AB为弦,OC⊥AB交AB于点D.且OD=DC.P为⊙O上任意一点,连接PA,PB,若⊙O的半径为1,则 S△PAB的最大值为( )
A.1B.233C.334D.332
【变式3-2】(2022秋•龙凤区校级期末)如图,矩形ABCD中,AB=20,AD=15,P,Q分别是AB,AD边上的动点,PQ=16,以PQ为直径的⊙O与BD交于点M,N,则MN的最大值为 .
【变式3-3】(2022秋•延平区校级期末)在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=3,AC=4,D、E分别是AC、BC上的一点,且DE=3,若以DE为直径的圆与斜边AB相交于M、N,则MN的最大值为( )
A.910B.65C.85D.125
【题型4 利用垂径定理求取值范围】
【例4】(2022•包河区校级二模)如图,在⊙O中,直径AB=10,CD⊥AB于点E,CD=8.点F是弧BC上动点,且与点B、C不重合,P是直径AB上的动点,设m=PC+PF,则m的取值范围是( )
A.8<m≤45B.45<m≤10C.8<m≤10D.6<m<10
【变式4-1】(2022•佛山)如图,⊙O的直径为10cm,弦AB=8cm,P是弦AB上的一个动点,求OP的长度范围.
【变式4-2】(2022秋•盐都区校级月考)如图,点P是⊙O内一定点.
(1)过点P作弦AB,使点P是AB的中点(不写作法,保留作图痕迹);
(2)若⊙O的半径为13,OP=5,
①求过点P的弦的长度m范围;
②过点P的弦中,长度为整数的弦有 条.
【变式4-3】(2022秋•天河区校级期中)已知⊙O的半径为5,点O到弦AB的距离OH=3,点P是圆上一动点,设过点P且与AB平行的直线为l,记直线AB到直线l的距离为d.
(1)求AB的长;
(2)如果点P只有两个时,求d的取值范围;
(3)如果点P有且只有三个时,求连接这三个点所得到的三角形的面积.
【题型5 利用垂径定理求整点】
【例5】(2022•山海关区一模)已知⊙O的直径CD=10,CD与⊙O的弦AB垂直,垂足为M,且AM=4.8,则直径CD上的点(包含端点)与A点的距离为整数的点有( )
A.1个B.3个C.6个D.7个
【变式5-1】(2022秋•新昌县期末)如图,AB是⊙O的弦,OC⊥AB于点C,连接OB,点P是半径OB上任意一点,连接AP,若OB=5,OC=3,则AP的长不可能是( )
A.6B.7C.8D.9
【变式5-2】(2022•桥西区校级模拟)如图,AB是⊙C的弦,直径MN⊥AB于点O,MN=10,AB=8,如图以O为原点建立坐标系.我们把横纵坐标都是整数的点叫做整数点,则线段OC长是 3 ,⊙C上的整数点有 个.
【变式5-3】(2022秋•肇东市期末)已知⊙O的半径为5,点O到弦AB的距离为3,则⊙O上到弦AB所在直线的距离为2的点有( )
A.4个B.3个C.2个D.1个
【题型6 利用垂径定理求面积】
【例6】(2022•武汉模拟)如图,在半径为1的⊙O中有三条弦,它们所对的圆心角分别为60°,90°,120°,那么以这三条弦长为边长的三角形的面积是( )
A.2B.1C.32D.22
【变式6-1】(2022秋•黄州区校级月考)如图,矩形MNGH的四个顶点都在⊙O上,顺次连接矩形各边的中点,得到菱形ABCD,若BD=12,DF=4,则菱形ABCD的面积为 .
【变式6-2】(2022秋•西城区校级期中)如图,AB为⊙O直径,过点O作OD⊥BC于点E,交⊙O于点D,CD∥AB.
(1)求证:E为OD的中点;
(2)若CB=6,求四边形CAOD的面积.
【变式6-3】(2022•新洲区模拟)如图,点A,C,D均在⊙O上,点B在⊙O内,且AB⊥BC于点B,BC⊥CD于点C,若AB=4,BC=8,CD=2,则⊙O的面积为( )
A.125π4B.275π4C.125π9D.275π9
【题型7 垂径定理在格点中的运用】
【例7】(2022秋•襄都区校级期末)如图所示,一圆弧过方格的格点AB,试在方格中建立平面直角坐标系,使点A的坐标为(0,4),则该圆弧所在圆的圆心坐标是( )
A.(﹣1,2)B.(1,﹣1)C.(﹣1,1)D.(2,1)
【变式7-1】(2022春•海门市期中)如图所示,⊙P过B、C两点,写出⊙P上的格点坐标.
【变式7-2】(2022•商城县三模)如图所示的网格中,每个小正方形的边长均为1,点A、B、C均在小正方形的顶点上,点C同时也在AB上,若点P是BC的一个动点,则△ABP面积的最大值是 .
【变式7-3】(2017秋•靖江市校级月考)如图,在单位长度为1的正方形网格中建立一直角坐标系,一条圆弧经过网格点A、B、C,请在网格图中进行下列操作(以下结果保留根号):
(1)利用网格作出该圆弧所在圆的圆心D点的位置,并写出D点的坐标为 ;
(2)连接AD、CD,则⊙D的半径为 ,∠ADC的度数 .
【题型8 垂径定理在坐标系中的运用】
【例8】(2022•博山区一模)如图,在平面直角坐标系中,半径为5的⊙E与y轴交于点A(0,﹣2),B(0,4),与x轴交于C,D,则点D的坐标为( )
A.(4−26,0)B.(−4+26,0)C.(−4+26,0)D.(4−26,0)
【变式8-1】(2022秋•西林县期末)如图,⊙P与y轴交于点M(0,﹣4),N(0,﹣10),圆心P的横坐标为﹣4.则⊙P的半径为( )
A.3B.4C.5D.6
【变式8-2】(2022•印江县三模)如图,直线l为y=x,过点A1(1,0)作A1B1⊥x轴,与直线l交于点B1,以原点O为圆心,OB1长为半径画圆弧交x轴于点A2;再作A2B2⊥x轴,交直线l于点B2,以原点O为圆心,OB2长为半径画圆弧交x轴于点A3;…,按此作法进行下去,则点A2022的坐标为 .
【变式8-3】(2015•宜春模拟)如图,半径为5的⊙P与y轴交于点M(0,﹣4),N(0,﹣10),函数y=﹣2x+m图象过点P,则m= .
【题型9 垂径定理与分类讨论中的综合运用】
【例9】(2022秋•化德县校级期末)⊙O的半径为10cm,弦AB∥CD,且AB=12cm,CD=16cm,则AB和CD的距离为( )
A.2cmB.14cmC.2cm或14cmD.10cm或20cm
【变式9-1】(2022•包河区二模)已知圆O的半径为5,弦AB=8,D为弦AB上一点,且AD=1,过点D作CD⊥AB,交圆O于C,则CD长为( )
A.1B.7C.8或1D.7或1
【变式9-2】(2022秋•方正县期末)如图,⊙O的弦AB与半径OC垂直,点D为垂足,OD=DC,AB=23,点E在⊙O上,∠EOA=30°,则△EOC的面积为 .
【变式9-3】(2022秋•淮南月考)如图,已知⊙O的半径为2.弦AB的长度为2,点C是⊙O上一动点,若△ABC为等腰三角形,则BC2的长为 .
【题型10 垂径定理的应用】
【例10】(2022秋•武昌区校级期末)某地有一座圆弧形拱桥,它的跨度(弧所对的弦的长)24m,拱高(弧的中点到弦的距离)4米,则求拱桥的半径为( )
A.16mB.20mC.24mD.28m
【变式10-1】(2022•望城区模拟)《九章算术》是我国古代著名数学经典,其中对勾股定理的论述比西方早一千多年,其中有这样一个问题:“今有圆材埋在壁中,不知大小.以锯锯之,深一寸,锯道长一尺.问径几何?”其意为:今有一圆柱形木材,埋在墙壁中,不知其大小,用锯去锯该材料,锯口深1寸,锯道长1尺.如图,已知弦AB=1尺,弓形高CD=1寸,(注:1尺=10寸)问这块圆柱形木材的直径是( )
A.13寸B.6.5寸C.26寸D.20寸
【变式10-2】(2022秋•西城区校级期中)京西某游乐园的摩天轮采用了国内首创的横梁结构,风格更加简约.如图,摩天轮直径88米,最高点A距离地面100米,匀速运行一圈的时间是18分钟.由于受到周边建筑物的影响,乘客与地面的距离超过34米时,可视为最佳观赏位置,在运行的一圈里最佳观赏时长为 分钟.
【变式10-3】(2022•浙江)如图,公园内有一个半径为20米的圆形草坪,A,B是圆上的点,O为圆心,∠AOB=120°,从A到B只有路AB,一部分市民为走“捷径”,踩坏了花草,走出了一条小路AB.通过计算可知,这些市民其实仅仅少走了 步(假设1步为0.5米,结果保留整数).(参考数据:3≈1.732,π取3.142)
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