7. 如图,AB,BC,CD分别与$\odot O$相切于E,F,G,且$AB// CD$,$BO=6$,$CO=8$.
(1)判断$△ OBC$的形状,并证明你的结论;
(2)求$\odot O$的半径$OF$的长.

(1)判断$△ OBC$的形状,并证明你的结论;
(2)求$\odot O$的半径$OF$的长.
答案
7. (1) $△ OBC$是直角三角形.证明:$\because AB,BC,CD$分别与$\odot O$相切于E,F,G,$\therefore ∠ OBE = ∠ OBF = \frac{1}{2}∠ EBF$,
$∠ OCG = ∠ OCF = \frac{1}{2}∠ GCF. \because AB//CD, \therefore ∠ EBF + ∠ GCF=180°, \therefore ∠ OBF + ∠ OCF=90°, \therefore ∠ BOC=90°$,
$\therefore △ OBC$是直角三角形;
(2) $\because$ 在$\mathrm{Rt}△ BOC$中,$BO=6,CO=8, \therefore BC=\sqrt{BO^2+CO^2}=10. \because AB,BC,CD$分别与$\odot O$相切于E,F,G,$\therefore OF ⊥ BC, \therefore OF=\frac{BO × CO}{BC}=\frac{6 × 8}{10}=4.8$.
$∠ OCG = ∠ OCF = \frac{1}{2}∠ GCF. \because AB//CD, \therefore ∠ EBF + ∠ GCF=180°, \therefore ∠ OBF + ∠ OCF=90°, \therefore ∠ BOC=90°$,
$\therefore △ OBC$是直角三角形;
(2) $\because$ 在$\mathrm{Rt}△ BOC$中,$BO=6,CO=8, \therefore BC=\sqrt{BO^2+CO^2}=10. \because AB,BC,CD$分别与$\odot O$相切于E,F,G,$\therefore OF ⊥ BC, \therefore OF=\frac{BO × CO}{BC}=\frac{6 × 8}{10}=4.8$.
解析
【分析】
(1)要判断△OBC的形状,可从角的关系入手:首先根据切线长定理,可得OB平分∠ABC、OC平分∠BCD,再结合AB//CD的性质,得∠ABC与∠BCD互补,进而推导∠OBC+∠OCB=90°,即可得到∠BOC=90°,判断三角形形状。
(2)求半径OF的长,先在Rt△OBC中用勾股定理算出斜边BC的长度,再根据切线的性质可知OF⊥BC,OF是Rt△OBC斜边上的高,利用直角三角形面积的两种计算方式建立等式,即可求出OF的长度。
【解析】
(1)△OBC是直角三角形,证明如下:
∵AB、BC、CD分别与$\odot O$相切于E、F、G,
∴$∠OBE = ∠OBF = \frac{1}{2}∠EBF$,$∠OCG = ∠OCF = \frac{1}{2}∠GCF$,
∵$AB// CD$,
∴$∠EBF + ∠GCF = 180°$,
∴$∠OBF + ∠OCF = \frac{1}{2}(∠EBF + ∠GCF) = 90°$,
∴$∠BOC = 180° - (∠OBF + ∠OCF) = 90°$,
∴△OBC是直角三角形。
(2)在$\mathrm{Rt}△BOC$中,$BO=6$,$CO=8$,
由勾股定理得:$BC=\sqrt{BO^2+CO^2}=\sqrt{6^2+8^2}=10$,
∵AB、BC、CD分别与$\odot O$相切于E、F、G,
∴$OF ⊥ BC$,即OF是Rt△BOC斜边BC上的高,
由三角形面积公式可得:$S_{△BOC}=\frac{1}{2}BO·CO=\frac{1}{2}BC·OF$,
∴$OF=\frac{BO × CO}{BC}=\frac{6 × 8}{10}=4.8$。
【答案】
(1) △OBC是直角三角形;(2) $\odot O$的半径$OF$长为4.8。
【知识点】
切线长定理,平行线的性质,勾股定理
【点评】
本题属于圆与三角形结合的常规考题,核心考查切线相关性质和直角三角形的计算,解题关键是熟练运用切线长定理推导角的关系,结合面积法求斜边上的高,掌握基础定理即可顺利解题。
【难度系数】
0.7
(1)要判断△OBC的形状,可从角的关系入手:首先根据切线长定理,可得OB平分∠ABC、OC平分∠BCD,再结合AB//CD的性质,得∠ABC与∠BCD互补,进而推导∠OBC+∠OCB=90°,即可得到∠BOC=90°,判断三角形形状。
(2)求半径OF的长,先在Rt△OBC中用勾股定理算出斜边BC的长度,再根据切线的性质可知OF⊥BC,OF是Rt△OBC斜边上的高,利用直角三角形面积的两种计算方式建立等式,即可求出OF的长度。
【解析】
(1)△OBC是直角三角形,证明如下:
∵AB、BC、CD分别与$\odot O$相切于E、F、G,
∴$∠OBE = ∠OBF = \frac{1}{2}∠EBF$,$∠OCG = ∠OCF = \frac{1}{2}∠GCF$,
∵$AB// CD$,
∴$∠EBF + ∠GCF = 180°$,
∴$∠OBF + ∠OCF = \frac{1}{2}(∠EBF + ∠GCF) = 90°$,
∴$∠BOC = 180° - (∠OBF + ∠OCF) = 90°$,
∴△OBC是直角三角形。
(2)在$\mathrm{Rt}△BOC$中,$BO=6$,$CO=8$,
由勾股定理得:$BC=\sqrt{BO^2+CO^2}=\sqrt{6^2+8^2}=10$,
∵AB、BC、CD分别与$\odot O$相切于E、F、G,
∴$OF ⊥ BC$,即OF是Rt△BOC斜边BC上的高,
由三角形面积公式可得:$S_{△BOC}=\frac{1}{2}BO·CO=\frac{1}{2}BC·OF$,
∴$OF=\frac{BO × CO}{BC}=\frac{6 × 8}{10}=4.8$。
【答案】
(1) △OBC是直角三角形;(2) $\odot O$的半径$OF$长为4.8。
【知识点】
切线长定理,平行线的性质,勾股定理
【点评】
本题属于圆与三角形结合的常规考题,核心考查切线相关性质和直角三角形的计算,解题关键是熟练运用切线长定理推导角的关系,结合面积法求斜边上的高,掌握基础定理即可顺利解题。
【难度系数】
0.7
8. 如图,AB为$\odot O$直径,PA,PC分别与$\odot O$相切于点A,C,$PQ⊥ PA$,PQ交OC的延长线于点Q.
(1) 求证:$OQ=PQ$;
(2) 连BC并延长交PQ于点D,$PA=AB$,且$CQ=6$,求BD的长.

(1) 求证:$OQ=PQ$;
(2) 连BC并延长交PQ于点D,$PA=AB$,且$CQ=6$,求BD的长.
答案
8. (1) 连接$OP. \because PA,PC$分别与$\odot O$相切于点A,C,$\therefore PA=PC,OA ⊥ PA. \because OA=OC,OP=OP, \therefore △ OPA ≌ △ OPC(\mathrm{SSS}), \therefore ∠ AOP = ∠ POC. \because QP ⊥ PA, \therefore QP//BA, \therefore ∠ QPO = ∠ AOP, \therefore ∠ QOP = ∠ QPO, \therefore OQ=PQ$;
(2) 设$OA=r$.
$\because OB=OC, \therefore ∠ OBC = ∠ OCB. \because OB//QD, \therefore ∠ QDC = ∠ B. \because ∠ OCB = ∠ QCD, \therefore ∠ QCD = ∠ QDC$,
$\therefore QC=QD=6. \because QO=QP, \therefore OC=DP=r. \because PC$是$\odot O$的切线, $\therefore OC ⊥ PC, PC=PA=AB=2r$,
$\therefore ∠ OCP = ∠ PCQ=90°$,在$\mathrm{Rt}△ PCQ$中, $\because PQ^2=PC^2+QC^2, \therefore (6+r)^2=(2r)^2+6^2, r=4$或0(舍弃),
$\therefore OP=\sqrt{4^2+8^2}=4\sqrt{5}, \because OB=PD, OB//PD, \therefore$ 四边形OBDP是平行四边形, $\therefore BD=OP=4\sqrt{5}$.
(2) 设$OA=r$.
$\because OB=OC, \therefore ∠ OBC = ∠ OCB. \because OB//QD, \therefore ∠ QDC = ∠ B. \because ∠ OCB = ∠ QCD, \therefore ∠ QCD = ∠ QDC$,
$\therefore QC=QD=6. \because QO=QP, \therefore OC=DP=r. \because PC$是$\odot O$的切线, $\therefore OC ⊥ PC, PC=PA=AB=2r$,
$\therefore ∠ OCP = ∠ PCQ=90°$,在$\mathrm{Rt}△ PCQ$中, $\because PQ^2=PC^2+QC^2, \therefore (6+r)^2=(2r)^2+6^2, r=4$或0(舍弃),
$\therefore OP=\sqrt{4^2+8^2}=4\sqrt{5}, \because OB=PD, OB//PD, \therefore$ 四边形OBDP是平行四边形, $\therefore BD=OP=4\sqrt{5}$.
解析
【分析】
(1) 要证明$OQ=PQ$,可通过证明两角相等利用等角对等边推导:首先连接$OP$,根据切线性质可得$PA=PC$、$OA⊥ PA$,结合$OA=OC$、$OP$为公共边,可证$△ OPA ≌ △ OPC$得到$∠ AOP=∠ POC$;再由$PQ⊥ PA$、$AB⊥ PA$推出$QP// BA$,得到内错角$∠ QPO=∠ AOP$,等量代换后即可得$∠ QOP=∠ QPO$,从而证得结论。
(2) 求$BD$的长可先设$\odot O$半径为$r$:首先利用$OB// QD$,结合等腰三角形性质、对顶角相等推得$QC=QD=6$,结合(1)的结论$OQ=PQ$可得$DP=r$;再根据切线垂直过切点的半径得$OC⊥ PC$,且$PC=PA=AB=2r$,在$Rt△ PCQ$中用勾股定理列方程求出$r$的值;最后证明四边形$OBDP$是平行四边形,即可得$BD=OP$,计算$OP$长度即为$BD$的长。
【解析】
(1) 连接$OP$,
$\because PA,PC$分别与$\odot O$相切于点$A,C$,
$\therefore PA=PC$,$OA ⊥ PA$,
又$\because OA=OC$,$OP=OP$,
$\therefore △ OPA ≌ △ OPC(\mathrm{SSS})$,
$\therefore ∠ AOP = ∠ POC$,
$\because QP ⊥ PA$,$OA⊥ PA$,
$\therefore QP// BA$,
$\therefore ∠ QPO = ∠ AOP$,
$\therefore ∠ QOP = ∠ QPO$,
$\therefore OQ=PQ$。
(2) 设$\odot O$的半径$OA=r$,则$AB=2r$,
$\because OB=OC$,
$\therefore ∠ OBC = ∠ OCB$,
$\because OB// QD$,
$\therefore ∠ QDC = ∠ OBC$,
又$\because ∠ OCB = ∠ QCD$(对顶角相等),
$\therefore ∠ QCD = ∠ QDC$,
$\therefore QC=QD=6$,
由(1)知$OQ=PQ$,即$OC+CQ=QD+DP$,
$\therefore r+6=6+DP$,解得$DP=r$,
$\because PC$是$\odot O$的切线,
$\therefore OC ⊥ PC$,即$∠ PCQ=90°$,且$PC=PA=AB=2r$,
在$\mathrm{Rt}△ PCQ$中,由勾股定理得$PQ^2=PC^2+QC^2$,
$\because PQ=OQ=r+6$,
$\therefore (r+6)^2=(2r)^2+6^2$,
解得$r=4$或$r=0$(不符合题意,舍去),
在$\mathrm{Rt}△ OPA$中,$OP=\sqrt{OA^2+PA^2}=\sqrt{4^2+8^2}=4\sqrt{5}$,
$\because OB=PD=4$,且$OB// PD$,
$\therefore$四边形$OBDP$是平行四边形,
$\therefore BD=OP=4\sqrt{5}$。
【答案】
(1) 证明见上述过程;(2) $BD$的长为$\boldsymbol{4\sqrt{5}}$
【知识点】
切线的性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理
【点评】
本题属于圆的综合题,融合了三角形、平行四边形的相关知识点,解题的关键是合理添加辅助线,利用切线性质找到边角的等量关系,通过列方程求解未知量,是圆相关考点的典型考法。
【难度系数】
0.6
(1) 要证明$OQ=PQ$,可通过证明两角相等利用等角对等边推导:首先连接$OP$,根据切线性质可得$PA=PC$、$OA⊥ PA$,结合$OA=OC$、$OP$为公共边,可证$△ OPA ≌ △ OPC$得到$∠ AOP=∠ POC$;再由$PQ⊥ PA$、$AB⊥ PA$推出$QP// BA$,得到内错角$∠ QPO=∠ AOP$,等量代换后即可得$∠ QOP=∠ QPO$,从而证得结论。
(2) 求$BD$的长可先设$\odot O$半径为$r$:首先利用$OB// QD$,结合等腰三角形性质、对顶角相等推得$QC=QD=6$,结合(1)的结论$OQ=PQ$可得$DP=r$;再根据切线垂直过切点的半径得$OC⊥ PC$,且$PC=PA=AB=2r$,在$Rt△ PCQ$中用勾股定理列方程求出$r$的值;最后证明四边形$OBDP$是平行四边形,即可得$BD=OP$,计算$OP$长度即为$BD$的长。
【解析】
(1) 连接$OP$,
$\because PA,PC$分别与$\odot O$相切于点$A,C$,
$\therefore PA=PC$,$OA ⊥ PA$,
又$\because OA=OC$,$OP=OP$,
$\therefore △ OPA ≌ △ OPC(\mathrm{SSS})$,
$\therefore ∠ AOP = ∠ POC$,
$\because QP ⊥ PA$,$OA⊥ PA$,
$\therefore QP// BA$,
$\therefore ∠ QPO = ∠ AOP$,
$\therefore ∠ QOP = ∠ QPO$,
$\therefore OQ=PQ$。
(2) 设$\odot O$的半径$OA=r$,则$AB=2r$,
$\because OB=OC$,
$\therefore ∠ OBC = ∠ OCB$,
$\because OB// QD$,
$\therefore ∠ QDC = ∠ OBC$,
又$\because ∠ OCB = ∠ QCD$(对顶角相等),
$\therefore ∠ QCD = ∠ QDC$,
$\therefore QC=QD=6$,
由(1)知$OQ=PQ$,即$OC+CQ=QD+DP$,
$\therefore r+6=6+DP$,解得$DP=r$,
$\because PC$是$\odot O$的切线,
$\therefore OC ⊥ PC$,即$∠ PCQ=90°$,且$PC=PA=AB=2r$,
在$\mathrm{Rt}△ PCQ$中,由勾股定理得$PQ^2=PC^2+QC^2$,
$\because PQ=OQ=r+6$,
$\therefore (r+6)^2=(2r)^2+6^2$,
解得$r=4$或$r=0$(不符合题意,舍去),
在$\mathrm{Rt}△ OPA$中,$OP=\sqrt{OA^2+PA^2}=\sqrt{4^2+8^2}=4\sqrt{5}$,
$\because OB=PD=4$,且$OB// PD$,
$\therefore$四边形$OBDP$是平行四边形,
$\therefore BD=OP=4\sqrt{5}$。
【答案】
(1) 证明见上述过程;(2) $BD$的长为$\boldsymbol{4\sqrt{5}}$
【知识点】
切线的性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理
【点评】
本题属于圆的综合题,融合了三角形、平行四边形的相关知识点,解题的关键是合理添加辅助线,利用切线性质找到边角的等量关系,通过列方程求解未知量,是圆相关考点的典型考法。
【难度系数】
0.6
9.【探究问题】如图1,PM,PN,EF分别切$\odot O$于点A,B,C,猜想$△ PEF$的周长与切线长PA的数量关系,并证明你的结论.
【变式迁移】如果图1的条件不变,且$PO=10$厘米,$△ PEF$的周长为16厘米,那么$\odot O$的半径为
【拓展提高】如图2,点E是$∠ MPN$的边PM上的点,$EF⊥ PN$于点F,$\odot O$与边EF及射线PM、射线PN都相切. ①画出符合条件的$\odot O$;②若$EF=3$,$PF=4$,求$\odot O$的半径.

【变式迁移】如果图1的条件不变,且$PO=10$厘米,$△ PEF$的周长为16厘米,那么$\odot O$的半径为
6
厘米.【拓展提高】如图2,点E是$∠ MPN$的边PM上的点,$EF⊥ PN$于点F,$\odot O$与边EF及射线PM、射线PN都相切. ①画出符合条件的$\odot O$;②若$EF=3$,$PF=4$,求$\odot O$的半径.
答案
9. (1) $△ PEF$的周长$=2PA$,理由: $\because PA,PB$分别切$\odot O$于A,B, $\therefore PB=PA. \because EA$与$EC$为$\odot$的切线,
$\therefore EA=EC$,同理得到$FC=FB$, $\therefore △ PEF$的周长$=PE+EF+PF=PE+EC+FC+PF=PE+EA+FB+PF=PA+PB=2PA$
(2) 6
(3) ①如图
$\therefore$ 四边形OCFB是正方形, $\therefore CF=BF=OC$.设$\odot O$的半径为r, $\therefore CF=BF=r. \because EF=3,PF=4, \therefore PE=5$.
$\because PA=PB, \therefore 5+CE=PF+CF$,即$5+3-r=4+r, \therefore r=2$.如图
解析
【分析】
1. 探究问题:要推导△PEF周长和PA的数量关系,核心是运用切线长定理:从圆外一点引圆的两条切线长度相等。我们可以将EF拆分为EC+CF,再将EC、CF分别替换为等长的EA、FB,代入周长表达式即可转化为PA、PB的和,结合PA=PB即可得到结论。
2. 变式迁移:先利用上一问的周长结论求出PA的长度,再连接OA,根据切线的性质可知OA⊥PA,在Rt△POA中用勾股定理即可求出半径。
3. 拓展提高:①画圆时,圆心需满足在∠MPN的角平分线上(到PM、PN距离相等),且到EF的距离等于到PM的距离,分圆心在EF两侧两种情况作图即可;②求半径时,一种情况用切线长定理列方程求解,另一种情况用直角三角形内切圆半径公式或面积法求解,注意不要漏解。
【解析】
探究问题
猜想:$△ PEF$的周长$=2PA$,证明如下:
$\because PA、PB$分别切$\odot O$于点$A、B$,根据切线长定理,$\therefore PB=PA$。
$\because EA、EC$是$\odot O$的切线,$\therefore EA=EC$,同理可得$FC=FB$。
$\therefore △ PEF$的周长$=PE+EF+PF=PE+EC+FC+PF=PE+EA+FB+PF=(PE+EA)+(PF+FB)=PA+PB=2PA$。
变式迁移
由探究问题结论得:$2PA=16\mathrm{cm}$,解得$PA=8\mathrm{cm}$。
连接$OA$,$\because PA$是$\odot O$的切线,$\therefore OA⊥ PA$,$△ POA$为直角三角形。
在$Rt△ POA$中,$PO=10\mathrm{cm}$,$PA=8\mathrm{cm}$,由勾股定理得:
$OA=\sqrt{PO^2-PA^2}=\sqrt{10^2-8^2}=6\mathrm{cm}$,即$\odot O$半径为6厘米。
拓展提高
① 符合条件的$\odot O$共2个,如图所示:



② 分两种情况计算半径:
情况1:$\odot O$在EF靠近点P的一侧
设半径为$r$,$\odot O$与PM、PN、EF分别切于A、B、C,由切线长定理得$AE=CE$,$PA=PB$。
连接$OA、OB、OC$,$\because EF⊥ PN$,$OB⊥ PN$,$OC⊥ EF$,$\therefore ∠ CFB=∠ OBF=∠ OCF=90°$,又$OC=OB$,$\therefore$ 四边形$OCFB$是正方形,即$CF=BF=r$。
在$Rt△ PEF$中,$EF=3$,$PF=4$,$\therefore PE=\sqrt{3^2+4^2}=5$。
由$PA=PB$得:$PE+AE=PF+BF$,即$5+(3-r)=4+r$,解得$r=2$。
情况2:$\odot O$是$△ PEF$的内切圆
由直角三角形内切圆半径公式$r=\frac{a+b-c}{2}$($a、b$为直角边,$c$为斜边),代入得$r=\frac{3+4-5}{2}=1$,或用面积法:$\frac{1}{2}(3+4+5)r=\frac{1}{2}×3×4$,解得$r=1$。
综上,$\odot O$的半径为2或1。
【答案】
(1) $△ PEF$的周长$=2PA$,证明见解析;
(2) $\boxed{6}$;
(3) ①如图

所示,$\odot O$即为所求;②$\odot O$的半径为$\boxed{2}$或$\boxed{1}$。
【知识点】
切线长定理,勾股定理,切线的性质
【点评】
本题综合考查圆的切线相关知识点,通过线段转化、勾股定理、分类讨论等方法解决问题,重点锻炼学生对切线长定理的灵活运用能力,求解半径时易漏解,需注意考虑所有符合条件的情况。
【难度系数】
0.6
1. 探究问题:要推导△PEF周长和PA的数量关系,核心是运用切线长定理:从圆外一点引圆的两条切线长度相等。我们可以将EF拆分为EC+CF,再将EC、CF分别替换为等长的EA、FB,代入周长表达式即可转化为PA、PB的和,结合PA=PB即可得到结论。
2. 变式迁移:先利用上一问的周长结论求出PA的长度,再连接OA,根据切线的性质可知OA⊥PA,在Rt△POA中用勾股定理即可求出半径。
3. 拓展提高:①画圆时,圆心需满足在∠MPN的角平分线上(到PM、PN距离相等),且到EF的距离等于到PM的距离,分圆心在EF两侧两种情况作图即可;②求半径时,一种情况用切线长定理列方程求解,另一种情况用直角三角形内切圆半径公式或面积法求解,注意不要漏解。
【解析】
探究问题
猜想:$△ PEF$的周长$=2PA$,证明如下:
$\because PA、PB$分别切$\odot O$于点$A、B$,根据切线长定理,$\therefore PB=PA$。
$\because EA、EC$是$\odot O$的切线,$\therefore EA=EC$,同理可得$FC=FB$。
$\therefore △ PEF$的周长$=PE+EF+PF=PE+EC+FC+PF=PE+EA+FB+PF=(PE+EA)+(PF+FB)=PA+PB=2PA$。
变式迁移
由探究问题结论得:$2PA=16\mathrm{cm}$,解得$PA=8\mathrm{cm}$。
连接$OA$,$\because PA$是$\odot O$的切线,$\therefore OA⊥ PA$,$△ POA$为直角三角形。
在$Rt△ POA$中,$PO=10\mathrm{cm}$,$PA=8\mathrm{cm}$,由勾股定理得:
$OA=\sqrt{PO^2-PA^2}=\sqrt{10^2-8^2}=6\mathrm{cm}$,即$\odot O$半径为6厘米。
拓展提高
① 符合条件的$\odot O$共2个,如图所示:
② 分两种情况计算半径:
情况1:$\odot O$在EF靠近点P的一侧
设半径为$r$,$\odot O$与PM、PN、EF分别切于A、B、C,由切线长定理得$AE=CE$,$PA=PB$。
连接$OA、OB、OC$,$\because EF⊥ PN$,$OB⊥ PN$,$OC⊥ EF$,$\therefore ∠ CFB=∠ OBF=∠ OCF=90°$,又$OC=OB$,$\therefore$ 四边形$OCFB$是正方形,即$CF=BF=r$。
在$Rt△ PEF$中,$EF=3$,$PF=4$,$\therefore PE=\sqrt{3^2+4^2}=5$。
由$PA=PB$得:$PE+AE=PF+BF$,即$5+(3-r)=4+r$,解得$r=2$。
情况2:$\odot O$是$△ PEF$的内切圆
由直角三角形内切圆半径公式$r=\frac{a+b-c}{2}$($a、b$为直角边,$c$为斜边),代入得$r=\frac{3+4-5}{2}=1$,或用面积法:$\frac{1}{2}(3+4+5)r=\frac{1}{2}×3×4$,解得$r=1$。
综上,$\odot O$的半径为2或1。
【答案】
(1) $△ PEF$的周长$=2PA$,证明见解析;
(2) $\boxed{6}$;
(3) ①如图
【知识点】
切线长定理,勾股定理,切线的性质
【点评】
本题综合考查圆的切线相关知识点,通过线段转化、勾股定理、分类讨论等方法解决问题,重点锻炼学生对切线长定理的灵活运用能力,求解半径时易漏解,需注意考虑所有符合条件的情况。
【难度系数】
0.6
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