11. 如图,⊙O是等边三角形ABC的内切圆,分别与AB、BC、AC相切于点E、F、D,P是$\overset{\frown}{DF}$上一
点,则∠EPF的度数为

点,则∠EPF的度数为
60°
.答案
11. $60°$
解析
【分析】
要解决这个问题,需结合等边三角形的性质、切线的性质以及圆周角定理推导角度:先连接内切圆圆心与各切点,利用切线垂直半径的性质,结合等边三角形内角求出相关圆心角,再通过圆周角定理计算所求圆周角的度数。
【解析】
1. 连接OE、OF,因为⊙O是等边△ABC的内切圆,E、F分别是AB、BC上的切点,所以OE⊥AB,OF⊥BC,即∠OEB=∠OFB=90°。
2. 由于△ABC是等边三角形,故∠B=60°。在四边形OEBF中,根据四边形内角和为360°,可得圆心角∠EOF=360°−∠OEB−∠OFB−∠B=360°−90°−90°−60°=120°。
3. 等边三角形的内切圆被三个切点分成的三段弧($\overset{\frown}{DE}$、$\overset{\frown}{EF}$、$\overset{\frown}{FD}$)相等,因此$\overset{\frown}{EF}$对应的圆心角为120°。
4. 根据圆周角定理:同弧所对的圆周角等于圆心角的一半,P是$\overset{\frown}{DF}$上一点,∠EPF是$\overset{\frown}{EF}$所对的圆周角,故∠EPF=$\frac{1}{2}$∠EOF=$\frac{1}{2}$×120°=60°。
【答案】
60°
【知识点】
等边三角形性质、切线性质、圆周角定理
【点评】
本题结合等边三角形与内切圆的性质,考查圆周角定理的应用,核心是求出弧对应的圆心角,再利用定理计算,属于基础几何综合题,需掌握相关定理的关联应用。
【难度系数】
0.4
要解决这个问题,需结合等边三角形的性质、切线的性质以及圆周角定理推导角度:先连接内切圆圆心与各切点,利用切线垂直半径的性质,结合等边三角形内角求出相关圆心角,再通过圆周角定理计算所求圆周角的度数。
【解析】
1. 连接OE、OF,因为⊙O是等边△ABC的内切圆,E、F分别是AB、BC上的切点,所以OE⊥AB,OF⊥BC,即∠OEB=∠OFB=90°。
2. 由于△ABC是等边三角形,故∠B=60°。在四边形OEBF中,根据四边形内角和为360°,可得圆心角∠EOF=360°−∠OEB−∠OFB−∠B=360°−90°−90°−60°=120°。
3. 等边三角形的内切圆被三个切点分成的三段弧($\overset{\frown}{DE}$、$\overset{\frown}{EF}$、$\overset{\frown}{FD}$)相等,因此$\overset{\frown}{EF}$对应的圆心角为120°。
4. 根据圆周角定理:同弧所对的圆周角等于圆心角的一半,P是$\overset{\frown}{DF}$上一点,∠EPF是$\overset{\frown}{EF}$所对的圆周角,故∠EPF=$\frac{1}{2}$∠EOF=$\frac{1}{2}$×120°=60°。
【答案】
60°
【知识点】
等边三角形性质、切线性质、圆周角定理
【点评】
本题结合等边三角形与内切圆的性质,考查圆周角定理的应用,核心是求出弧对应的圆心角,再利用定理计算,属于基础几何综合题,需掌握相关定理的关联应用。
【难度系数】
0.4
12. (2026山西太原)如图,在△ABC中,∠C=90°,∠BAC、∠ABC的平分线交于点D,DE⊥BC
于点E,DF⊥AC于点F.
(1) 求证:四边形CFDE是正方形;
(2) 若AC=6,BC=8,求△ABC的内切圆的周长.

于点E,DF⊥AC于点F.
(1) 求证:四边形CFDE是正方形;
(2) 若AC=6,BC=8,求△ABC的内切圆的周长.
答案
12. (1) 略 (2) $4π$
解析
【分析】
第(1)问要证明四边形CFDE是正方形,先由三个直角判定其为矩形,再利用角平分线的性质得到邻边相等,即可证得正方形;第(2)问需先利用勾股定理求出直角三角形的斜边,再根据直角三角形内切圆半径公式算出半径,最后计算周长。
【解析】
(1) 证明:
∵ ∠C=90°,DE⊥BC,DF⊥AC,
∴ ∠CFD=∠CED=∠C=90°,
∴ 四边形CFDE是矩形(三个角是直角的四边形是矩形)。
又
∵ AD平分∠BAC,DF⊥AC,DE⊥BC,
∴ DF=DE(角平分线上的点到角两边的距离相等),
∴ 矩形CFDE是正方形(一组邻边相等的矩形是正方形)。
(2) 在Rt△ABC中,AC=6,BC=8,
由勾股定理得:AB=√(AC²+BC²)=√(6²+8²)=10。
直角三角形的内切圆半径公式为r=(a+b-c)/2(其中a、b为直角边,c为斜边),
∴ 该三角形内切圆半径r=(6+8-10)/2=2。
∴ 内切圆的周长=2πr=2π×2=4π。
【答案】
(1) 略;(2) 4π
【知识点】
正方形的判定,角平分线的性质,直角三角形内切圆
【点评】
本题综合考查正方形的判定、角平分线的性质及直角三角形内切圆的计算,属于基础题型,需熟练掌握相关性质和公式。
【难度系数】
0.6
第(1)问要证明四边形CFDE是正方形,先由三个直角判定其为矩形,再利用角平分线的性质得到邻边相等,即可证得正方形;第(2)问需先利用勾股定理求出直角三角形的斜边,再根据直角三角形内切圆半径公式算出半径,最后计算周长。
【解析】
(1) 证明:
∵ ∠C=90°,DE⊥BC,DF⊥AC,
∴ ∠CFD=∠CED=∠C=90°,
∴ 四边形CFDE是矩形(三个角是直角的四边形是矩形)。
又
∵ AD平分∠BAC,DF⊥AC,DE⊥BC,
∴ DF=DE(角平分线上的点到角两边的距离相等),
∴ 矩形CFDE是正方形(一组邻边相等的矩形是正方形)。
(2) 在Rt△ABC中,AC=6,BC=8,
由勾股定理得:AB=√(AC²+BC²)=√(6²+8²)=10。
直角三角形的内切圆半径公式为r=(a+b-c)/2(其中a、b为直角边,c为斜边),
∴ 该三角形内切圆半径r=(6+8-10)/2=2。
∴ 内切圆的周长=2πr=2π×2=4π。
【答案】
(1) 略;(2) 4π
【知识点】
正方形的判定,角平分线的性质,直角三角形内切圆
【点评】
本题综合考查正方形的判定、角平分线的性质及直角三角形内切圆的计算,属于基础题型,需熟练掌握相关性质和公式。
【难度系数】
0.6
13. 已知直角三角形外接圆的半径为6,内切圆的半径为2,则这个直角三角形的面积是
28
.答案
13. 28
解析
【分析】
要解决这个问题,需先利用直角三角形外接圆半径与斜边的关系求出斜边长度,再通过内切圆半径公式得到两直角边的和,结合勾股定理求出两直角边的乘积,最终计算面积。
【解析】
1. 直角三角形外接圆的直径为斜边,故外接圆半径$ R = \frac{c}{2} $,已知$ R=6 $,则斜边$ c=2R=12 $;
2. 直角三角形内切圆半径公式为$ r = \frac{a+b - c}{2} $($ a,b $为直角边,$ c $为斜边),代入$ r=2 $、$ c=12 $,得$ 2 = \frac{a+b -12}{2} $,解得$ a+b=16 $;
3. 根据勾股定理,$ a^2 + b^2 = c^2 = 12^2 =144 $;
4. 由完全平方公式$ (a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2 $,代入$ a+b=16 $、$ a^2 + b^2=144 $,得$ 16^2 =144 +2ab $,即$ 256=144+2ab $,解得$ ab=56 $;
5. 直角三角形面积$ S=\frac{1}{2}ab=\frac{1}{2}×56=28 $。
【答案】
28
【知识点】
直角三角形外接圆半径、内切圆半径、勾股定理
【点评】
本题综合考查直角三角形外接圆、内切圆的性质,结合勾股定理与完全平方公式求解,需牢记相关公式,步骤清晰即可完成计算,属于中等难度题。
【难度系数】
0.5
要解决这个问题,需先利用直角三角形外接圆半径与斜边的关系求出斜边长度,再通过内切圆半径公式得到两直角边的和,结合勾股定理求出两直角边的乘积,最终计算面积。
【解析】
1. 直角三角形外接圆的直径为斜边,故外接圆半径$ R = \frac{c}{2} $,已知$ R=6 $,则斜边$ c=2R=12 $;
2. 直角三角形内切圆半径公式为$ r = \frac{a+b - c}{2} $($ a,b $为直角边,$ c $为斜边),代入$ r=2 $、$ c=12 $,得$ 2 = \frac{a+b -12}{2} $,解得$ a+b=16 $;
3. 根据勾股定理,$ a^2 + b^2 = c^2 = 12^2 =144 $;
4. 由完全平方公式$ (a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2 $,代入$ a+b=16 $、$ a^2 + b^2=144 $,得$ 16^2 =144 +2ab $,即$ 256=144+2ab $,解得$ ab=56 $;
5. 直角三角形面积$ S=\frac{1}{2}ab=\frac{1}{2}×56=28 $。
【答案】
28
【知识点】
直角三角形外接圆半径、内切圆半径、勾股定理
【点评】
本题综合考查直角三角形外接圆、内切圆的性质,结合勾股定理与完全平方公式求解,需牢记相关公式,步骤清晰即可完成计算,属于中等难度题。
【难度系数】
0.5
14. (2026连云港东海)如图①,在边长为4的正方形ABCD中,以点B为圆心,BA为半径作$\overset{\frown}{AC}$,
F为$\overset{\frown}{AC}$上一动点,过点F作$\overset{\frown}{AC}$所在圆的切线,交AD于点P,交CD于点Q.
(1) 求证:△DPQ的周长是正方形ABCD的周长的一半;
(2) 如图②,分别延长PQ、BC相交于点M,设AP的长为x,BM的长为y,试求出y与x之间
的函数表达式.

F为$\overset{\frown}{AC}$上一动点,过点F作$\overset{\frown}{AC}$所在圆的切线,交AD于点P,交CD于点Q.
(1) 求证:△DPQ的周长是正方形ABCD的周长的一半;
(2) 如图②,分别延长PQ、BC相交于点M,设AP的长为x,BM的长为y,试求出y与x之间
的函数表达式.
答案
14. (1) 略 (2) $y=\frac{8}{x}+\frac{x}{2}(0< x<4)$
解析
【分析】
要解决第(1)问,需利用圆的切线性质:从圆外一点引圆的两条切线,切线长度相等。结合正方形边长,将△DPQ的周长转化为AD+DC,即可证明其为正方形周长的一半。第(2)问,先设AP=x,QC=m,利用勾股定理建立m与x的关系,再通过相似三角形的比例关系,推导y与x的函数表达式。
【解析】
(1) 证明:
∵ 四边形ABCD是正方形,边长为4,
∴ ∠A=∠C=90°,AB=BC=CD=DA=4,
∵ 以B为圆心,BA为半径作$\overset{\frown}{AC}$,PQ是$\overset{\frown}{AC}$所在圆的切线,切点为F,
∴ PA、PF都是从点P到圆的切线,故PA=PF;同理,QC、QF都是从点Q到圆的切线,故QC=QF,
∴ PQ=PF + QF = PA + QC,
△DPQ的周长=PD + DQ + PQ = PD + DQ + PA + QC = (PD + PA) + (DQ + QC) = AD + DC = 4 + 4 = 8,
正方形ABCD的周长=4×4=16,其一半为8,
∴ △DPQ的周长是正方形ABCD的周长的一半。
(2) 解:
设AP=x,则PD=AD - AP=4 - x,设QC=m,则QF=QC=m,DQ=CD - QC=4 - m,
由(1)知PQ=PF + QF=PA + QC=x + m,
在Rt△DPQ中,由勾股定理得:
PD² + DQ² = PQ²,
即(4 - x)² + (4 - m)² = (x + m)²,
展开得:16 - 8x + x² + 16 - 8m + m² = x² + 2xm + m²,
消去x²、m²,整理得:32 - 8x - 8m = 2xm,
解得:$m = \frac{16 - 4x}{x + 4}$,
∵ AD//BC,
∴ ∠PDQ=∠MCQ=90°,∠PQD=∠MQC,
∴ △PDQ∽△MCQ,
∴ $\frac{PD}{MC} = \frac{DQ}{QC}$,
∵ MC = BM - BC = y - 4,DQ=4 - m,QC=m,
代入得:$\frac{4 - x}{y - 4} = \frac{4 - m}{m}$,
将$m = \frac{16 - 4x}{x + 4}$代入右边:
$\frac{4 - \frac{16 - 4x}{x + 4}}{\frac{16 - 4x}{x + 4}} = \frac{\frac{8x}{x + 4}}{\frac{16 - 4x}{x + 4}} = \frac{2x}{4 - x}$,
∴ $\frac{4 - x}{y - 4} = \frac{2x}{4 - x}$,
交叉相乘得:$(4 - x)^2 = 2x(y - 4)$,
展开整理得:$y = \frac{x}{2} + \frac{8}{x}$,其中0 < x < 4。
【答案】
(1) 证明见解析;(2) $y=\frac{x}{2}+\frac{8}{x}(0< x<4)$
【知识点】
圆的切线性质、相似三角形、勾股定理
【点评】
本题结合正方形与圆的切线性质,考查切线长定理、相似三角形及勾股定理的综合应用,需熟练运用几何定理转化线段关系,推导函数表达式,综合性较强。
【难度系数】
0.5
要解决第(1)问,需利用圆的切线性质:从圆外一点引圆的两条切线,切线长度相等。结合正方形边长,将△DPQ的周长转化为AD+DC,即可证明其为正方形周长的一半。第(2)问,先设AP=x,QC=m,利用勾股定理建立m与x的关系,再通过相似三角形的比例关系,推导y与x的函数表达式。
【解析】
(1) 证明:
∵ 四边形ABCD是正方形,边长为4,
∴ ∠A=∠C=90°,AB=BC=CD=DA=4,
∵ 以B为圆心,BA为半径作$\overset{\frown}{AC}$,PQ是$\overset{\frown}{AC}$所在圆的切线,切点为F,
∴ PA、PF都是从点P到圆的切线,故PA=PF;同理,QC、QF都是从点Q到圆的切线,故QC=QF,
∴ PQ=PF + QF = PA + QC,
△DPQ的周长=PD + DQ + PQ = PD + DQ + PA + QC = (PD + PA) + (DQ + QC) = AD + DC = 4 + 4 = 8,
正方形ABCD的周长=4×4=16,其一半为8,
∴ △DPQ的周长是正方形ABCD的周长的一半。
(2) 解:
设AP=x,则PD=AD - AP=4 - x,设QC=m,则QF=QC=m,DQ=CD - QC=4 - m,
由(1)知PQ=PF + QF=PA + QC=x + m,
在Rt△DPQ中,由勾股定理得:
PD² + DQ² = PQ²,
即(4 - x)² + (4 - m)² = (x + m)²,
展开得:16 - 8x + x² + 16 - 8m + m² = x² + 2xm + m²,
消去x²、m²,整理得:32 - 8x - 8m = 2xm,
解得:$m = \frac{16 - 4x}{x + 4}$,
∵ AD//BC,
∴ ∠PDQ=∠MCQ=90°,∠PQD=∠MQC,
∴ △PDQ∽△MCQ,
∴ $\frac{PD}{MC} = \frac{DQ}{QC}$,
∵ MC = BM - BC = y - 4,DQ=4 - m,QC=m,
代入得:$\frac{4 - x}{y - 4} = \frac{4 - m}{m}$,
将$m = \frac{16 - 4x}{x + 4}$代入右边:
$\frac{4 - \frac{16 - 4x}{x + 4}}{\frac{16 - 4x}{x + 4}} = \frac{\frac{8x}{x + 4}}{\frac{16 - 4x}{x + 4}} = \frac{2x}{4 - x}$,
∴ $\frac{4 - x}{y - 4} = \frac{2x}{4 - x}$,
交叉相乘得:$(4 - x)^2 = 2x(y - 4)$,
展开整理得:$y = \frac{x}{2} + \frac{8}{x}$,其中0 < x < 4。
【答案】
(1) 证明见解析;(2) $y=\frac{x}{2}+\frac{8}{x}(0< x<4)$
【知识点】
圆的切线性质、相似三角形、勾股定理
【点评】
本题结合正方形与圆的切线性质,考查切线长定理、相似三角形及勾股定理的综合应用,需熟练运用几何定理转化线段关系,推导函数表达式,综合性较强。
【难度系数】
0.5
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