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五與圓有關(guān)的比例線段
[對應(yīng)學(xué)生用書P31]
1.相交弦定理
圓內(nèi)的兩條相交弦,被交點(diǎn)分成的兩條線段長的積相等.如圖,弦AB與CD相交于P點(diǎn),則PAPB=PCPD.
2.割線有關(guān)定理
(1)割線定理:
①文字?jǐn)⑹觯?
從圓外一點(diǎn)引圓的兩條割線,這一點(diǎn)到每條割線與圓的交點(diǎn)的兩條線段長的積相等.
②圖形表示:
如圖,⊙O的割線PAB與PCD,則有:PAPB=PCPD.
(2)切割線定理:
①文字?jǐn)⑹觯?
從圓外一點(diǎn)引圓的切線和割線,切線長是這點(diǎn)到割線與圓交點(diǎn)的兩條線段長的比例中項(xiàng);
②圖形表示:
如圖,⊙O的切線PA,切點(diǎn)
2、為A,割線PBC,則有PA2=PBPC.
3.切線長定理
(1)文字?jǐn)⑹觯?
從圓外一點(diǎn)引圓的兩條切線,它們的長相等,圓心和這一點(diǎn)的連線平分兩條切線的夾角.
(2)圖形表示:
如圖:⊙O的切線PA,PB,則PA=PB,∠OPA=∠OPB.
[對應(yīng)學(xué)生用書P32]
相交弦定理
[例1] 如圖,已知在⊙O中,P是弦AB的中點(diǎn),過點(diǎn)P作半徑OA的垂線分別交⊙O于C、D兩點(diǎn),垂足是點(diǎn)E.
求證:PCPD=AEAO.
[思路點(diǎn)撥] 由相交弦定理知PCPD=APPB,又P為AB的中點(diǎn),∴PCPD=AP2.在Rt△PAO中再使用射影定理即可.
[證明] 連接OP,
3、∵P為AB的中點(diǎn),
∴OP⊥AB,AP=PB.
∵PE⊥OA,
∴AP2=AEAO.
∵PDPC=PAPB=AP2,
∴PDPC=AEAO.
(1)相交弦定理的運(yùn)用往往與相似三角形聯(lián)系密切,也經(jīng)常與垂徑定理、射影定理等相結(jié)合進(jìn)行某些計(jì)算與證明.
(2)由相交弦定理可得推論:垂直于弦的直徑平分這條弦,且弦的一半是直徑被弦分成的兩條線段的比例中項(xiàng).
1.如圖,已知⊙O的兩條弦AB,CD相交于AB的中點(diǎn)E,且AB=4,DE=CE+3,則CD的長為( )
A.4 B.5
C.8 D.10
解析:設(shè)CE=x,則DE=3+x.根據(jù)相交弦定理,得x(
4、x+3)=22,x=1或x=-4(不合題意,應(yīng)舍去).
則CD=3+1+1=5.
答案:B
2.如圖,已知AB是⊙O的直徑,OM=ON,P是⊙O上的點(diǎn),PM、PN的延長線分別交⊙O于Q、R.
求證:PMMQ=PNNR.
?PMMQ=PNNR.
割線定理、切割線定理
[例2] 如圖,AB是⊙O的一條切線,切點(diǎn)為B,ADE,CFD,CGE都是⊙O的割線,已知AC=AB.
證明:(1)ADAE=AC2;
(2)FG∥AC.
[思路點(diǎn)撥] (1)利用切割線定理;
(2)證△ADC∽△ACE.
[證明] (1)∵AB是⊙O的一條切線,
ADE是⊙O的割線,
∴由切
5、割線定理得ADAE=AB2.
又AC=AB,∴ADAE=AC2.
(2)由(1)得=,
又∠EAC=∠DAC,∴△ADC∽△ACE.
∴∠ADC=∠ACE.
又∠ADC=∠EGF,∴∠EGF=∠ACE.
∴FG∥AC.
(1)割線定理、切割線定理常常與弦切角定理、相交弦定理、平行線分線段成比例定理、相似三角形知識結(jié)合在一起解決數(shù)學(xué)問題,有時(shí)切割線定理利用方程進(jìn)行計(jì)算、求值等.
(2)切割線定理可以看成是割線定理的特殊情況,當(dāng)兩條割線中的一條變成切線時(shí),即為切割線定理.
3.如圖,AB為圓O的直徑,PA為圓O的切線,PB與圓O相交于D.若PA=3,PD∶DB=9∶1
6、6,則PD=________;AB=________.
解析:∵PD∶DB=9∶16,
不妨設(shè)PD=9a,DB=16a(a>0),∴PB=25a.
由切割線定理知PA2=PDPB,
即9=9a25a,∴a=.
∴PD=.在直角三角形PAB中,PA=3,
PB=5,可知AB=4.
答案: 4
4.如圖,AD為⊙O的直徑,AB為⊙O的切線,割線BMN交AD的延長線于C,且BM=MN=NC,若AB=2.求:
(1)BC的長;
(2)⊙O的半徑r.
解:(1)不妨設(shè)BM=MN=NC=x.
根據(jù)切割線定理,得AB2=BMBN,即22=x(x+x),
解得x=,∴BC=3x=
7、3.
(2)在Rt△ABC中,
AC==,
由割線定理,得
CDAC=CNCM,由(1)可知,
CN=,BC=3,CM=BC-BM=3-=2,AC=,
∴CD==,
∴r=(AC-CD)
==.
切線長定理
[例3] 如圖,AB是⊙O的直徑,C是⊙O上一點(diǎn),過點(diǎn)C的切線與過A、B兩點(diǎn)的切線分別交于點(diǎn)E、F,AF與BE交于點(diǎn)P.
求證:∠EPC=∠EBF.
[思路點(diǎn)撥] →→→→
[證明] ∵EA,EF,F(xiàn)B是⊙O的切線,
∴EA=EC,F(xiàn)C=FB.
∵EA,F(xiàn)B切⊙O于A,B,AB是直徑,
∴EA⊥AB,F(xiàn)B⊥AB.
∴EA∥FB.∴=.∴=.
8、∴CP∥FB.∴∠EPC=∠EBF.
運(yùn)用切線長定理時(shí),注意分析其中的等量關(guān)系,即①切線長相等,②圓外點(diǎn)與圓心的連線平分兩條切線的夾角,然后結(jié)合三角形等圖形的有關(guān)性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算與證明.
5.兩個(gè)等圓⊙O與⊙O′外切,過O作⊙O′的兩條切線OA、OB,A、B是切點(diǎn),則∠AOB=( )
A.90 B.60
C.45 D.30
解析:如圖,連接OO′,O′A.
∵OA為⊙O′的切線,
∴∠OAO′=90.
又∵⊙O與⊙O′為等圓且外切,
∴OO′=2O′A.
∴sin ∠AOO′==.
∴∠AOO′=30.
又由切線長定理知∠AOB=2∠AOO
9、′=60.
答案:B
6.已知:如圖,四邊形ABCD的邊AB,BC,CD,DA和⊙O分別相切于L,M,N,P.
求證:AD+BC=AB+CD.
證明:由圓的切線長定理得
CM=CN,BL=BM,AP=AL,DP=DN,
∵AB=AL+LB,BC=BM+MC,
CD=CN+ND,AD=AP+PD,
∴AD+BC=(AP+PD)+(BM+MC)
=(AL+ND)+(BL+CN)
=(AL+BL)+(ND+CN)
=AB+CD,
即AD+BC=AB+CD.
[對應(yīng)學(xué)生用書P33]
一、選擇題
1.自圓外一點(diǎn)所作過圓心的割線長是12 cm,圓的半徑為4 cm,則過此點(diǎn)
10、所引的切線長為( )
A.16 cm B.4 cm
C.4 cm D.以上答案都不對
解析:設(shè)切線長為x cm,由切割線定理得x2=(12-24)12,故x=4.
答案:B
2.點(diǎn)C在⊙O的弦AB上,P為⊙O上一點(diǎn),且OC⊥CP,則( )
A.OC2=CACB B.OC2=PAPB
C.PC2=PAPB D.PC2=CACB
解析:根據(jù)OC⊥CP,可知C為過PC點(diǎn)弦的中點(diǎn),再由相交弦定理即有PC2=CACB.
答案:D
3.如圖,∠ACB=90,CD⊥AB于點(diǎn)D,以BD為直徑的圓與BC交于點(diǎn)E,則( )
A.CECB=ADDB B.C
11、ECB=ADAB
C.ADAB=CD2 D.CEEB=CD2
解析:在直角三角形ABC中,根據(jù)直角三角形射影定理可得CD2=ADDB,再根據(jù)切割線定理可得CD2=CECB,所以CECB=ADDB.
答案:A
4.已知PT切⊙O于點(diǎn)T,TC是⊙O的直徑,割線PBA交TC于點(diǎn)D,交⊙O于B、A(B在PD上),DA=3,DB=4,DC=2,則PB等于( )
A.20 B.10
C.5 D.8
解析:∵DA=3,DB=4,DC=2,
∴由相交弦定理得DBDA=DCDT,
即DT===6;
因?yàn)門C為⊙O的直徑,所以PT⊥DT.
設(shè)PB=x,
則在Rt△PDT中,
12、
PT2=PD2-DT2=(4+x)2-36.
由切割線定理得PT2=PBPA=x(x+7),
所以(4+x)2-36=x(x+7),
解得x=20,即PB=20.
答案:A
二、填空題
5.AB是⊙O的直徑,弦CD⊥AB,垂足為M,AM=4,BM=9,則弦CD的長為________.
解析:根據(jù)相交弦定理,AMBM=()2,
所以=6,CD=12.
答案: 12
6.如圖所示,直線PB與圓O相切于點(diǎn)B,D是弦AC上的點(diǎn),∠PBA=∠DBA.若AD=m,AC=n,則AB=________.
解析:因?yàn)橹本€PB是圓的切線,所以∠ABP=∠C,又因?yàn)椤螦BP=∠ABD,所以∠
13、ABD=∠C,又因?yàn)椤螦=∠A,所以△ABD∽△ACB,所以=,所以AB==.
答案:
7.如圖,PA,PB分別為⊙O的切線,切點(diǎn)分別為A,B,PA=7,在劣弧上任取一點(diǎn)C,過C作⊙O的切線,分別交PA,PB于D,E,則△PDE的周長是________.
解析:由切線長定理知, PB=PA=7,且DA=DC,EC=EB,
所以△PDE的周長為PD+PE+DE=PD+DC+CE+PE=PA+PB=14.
答案:14
三、解答題
8.如圖,AB是圓O的直徑,弦CD⊥AB,垂足是G,F(xiàn)是CG的中點(diǎn),延長AF交⊙O于E,CF=2,AF=3,求EF的長.
解:因?yàn)镃D⊥AB于G,F(xiàn)為CG
14、的中點(diǎn),所以G為CD的中點(diǎn),即CD=8,F(xiàn)D=6.
又因?yàn)锳FFE=CFFD,即3EF=26,
所以EF=4.
9.已知:如圖,PA、PB、DE分別切⊙O于A、B、C三點(diǎn),PO=13 cm,⊙O半徑r=5 cm,求△PDE的周長.
解:∵PA、PB、DE分別切⊙O于A、B、C三點(diǎn),
∴DA=DC,EB=EC.
∴△PDE的周長為PA+PB=2PA.
連接OA,則OA⊥PA.
∴PA===12 cm.
∴△PDE的周長為24 cm.
10.如圖,已知⊙O1和⊙O2相交于點(diǎn)A,B,過點(diǎn)A作⊙O1的切線交⊙O2于點(diǎn)C,過點(diǎn)B作兩圓的割線,分別交⊙O1,⊙O2于點(diǎn)D,E,DE與AC相交于點(diǎn)P.
(1)求證:AD∥EC;
(2)若AD是⊙O2的切線,且PA=6,PC=2,BD=9,求AD的長.
解:(1)證明:連接AB.
∵AC為⊙O1的切線,
∴∠BAC=∠D.
又∵∠BAC=∠E,∴∠D=∠E.
∴AD∥EC.
(2)設(shè)PB=x,PE=y(tǒng),
由相交弦定理,得PBPE=PAPC,
則xy=62,∴xy=12.①
∵AD∥EC,∴=,
即=.∴9+x=3y.②
由①②解得或(舍去).
∴DE=9+3+4=16.
∵AD為⊙O2的切線,
∴由切割線定理,得AD2=DBDE=916.
∴AD=12.
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