化(如点的位置、线段的长短、角的大小),迁移第一问的解题步骤,针对变化的条件调整证明方法,验证结论是否延续或需修正,确保逻辑一致.
8. 阅读下列材料,完成相应学习任务:四点共圆的条件.
我们知道,过任意一个三角形的三个顶点能作一个圆,那么过任意一个四边形的四个顶点能作一个圆吗?小明经过实践探究发现:过对角互补的四边形的四个顶点能作一个圆.下面是小明运用反证法证明上述命题的过程.
已知:在四边形$ABCD$中,$∠ B+∠ D=180°$.
求证:过点$A,B,C,D$可作一个圆.
证明:假设过点$A,B,C,D$四点不能作一个圆,过$A,B,C$三点作圆.如图8,若点$D$在圆外,设$AD$与圆相交于点$E$,连接$CE$,则
如图9,若点$D$在圆内,……(请你补充完成省略部分的证明过程)
因此得到四点共圆的条件:过对角互补的四边形的四个顶点能作一个圆.
学习任务:
(1)材料中划线部分的结论是
(2)请将图9的证明过程补全;
(3)如图10,在四边形$ABCD$中,$∠ ABC=∠ ADC=90°$,$∠ CAD=16°$,$AD=BD$,则$∠ ADB$的大小为
(4)如图11,已知正方形$ABCD$的边长为6,点$P$是$AB$边上的一个动点,连接$CP$,过点$P$作$PC$的垂线交$AD$于点$E$,以$PE$为边作正方形$PEFG$,顶点$G$在线段$PC$上,对角线$EG$,$PF$相交于点$O$.当点$P$从$A$运动到$B$时,点$O$也随之运动,求$O$经过的路径长.

8. 阅读下列材料,完成相应学习任务:四点共圆的条件.
我们知道,过任意一个三角形的三个顶点能作一个圆,那么过任意一个四边形的四个顶点能作一个圆吗?小明经过实践探究发现:过对角互补的四边形的四个顶点能作一个圆.下面是小明运用反证法证明上述命题的过程.
已知:在四边形$ABCD$中,$∠ B+∠ D=180°$.
求证:过点$A,B,C,D$可作一个圆.
证明:假设过点$A,B,C,D$四点不能作一个圆,过$A,B,C$三点作圆.如图8,若点$D$在圆外,设$AD$与圆相交于点$E$,连接$CE$,则
∠B+∠E=180°
,而已知$∠ B+∠ D=180°$,所以$∠ AEC=∠ D$,而$∠ AEC$是$△ CED$的外角,$∠ AEC>∠ D$,出现矛盾,故假设不成立,因此点$D$在过$A,B,C$三点的圆上.如图9,若点$D$在圆内,……(请你补充完成省略部分的证明过程)
因此得到四点共圆的条件:过对角互补的四边形的四个顶点能作一个圆.
学习任务:
(1)材料中划线部分的结论是
∠B+∠AEC=180°
,依据是圆的内接四边形对角互补
;(2)请将图9的证明过程补全;
(3)如图10,在四边形$ABCD$中,$∠ ABC=∠ ADC=90°$,$∠ CAD=16°$,$AD=BD$,则$∠ ADB$的大小为
32
$°$;(4)如图11,已知正方形$ABCD$的边长为6,点$P$是$AB$边上的一个动点,连接$CP$,过点$P$作$PC$的垂线交$AD$于点$E$,以$PE$为边作正方形$PEFG$,顶点$G$在线段$PC$上,对角线$EG$,$PF$相交于点$O$.当点$P$从$A$运动到$B$时,点$O$也随之运动,求$O$经过的路径长.
答案
8. (1) ∠B+∠AEC=180° 圆的内接四边形对角互补
(2) 若点D在圆内,设延长AD与圆相交于点E,连接CE,则∠B+∠E=180°。
∵∠B+∠ADC=180°,
∴∠E=∠ADC,而∠ADC是△CED的外角,∠ADC>∠E,出现矛盾,故假设不成立,因此点D在过A,B,C三点的圆上
(3) 32
(4) 如答图38,连接OA,OC。
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAD=90°。又四边形PEFG也是正方形,对角线EG,PF相交于点O,
∴∠EOP=90°。
∴A,P,O,E四点共圆。又OE=OP,
∴∠OAE=∠OAP,
∵∠BAD=90°,
∴∠OAE=∠OAP=45°。
∴点O在AC上。当P在点A时,E与A重合,O与A重合,当P运动到点B时,PC=BC=6,PE⊥PC(E与A重合),此时O为AC的中点,
∴点O经过的路径是AC的一半。又在Rt△ABC中,$AC=\sqrt{AB^2+BC^2}=6\sqrt{2}$,
∴$\frac{1}{2}AC=3\sqrt{2}$。
∴点O经过的路径长为$3\sqrt{2}$
解析
【分析】
本题围绕四点共圆相关知识分层考查:
(1) 第一问考查圆内接四边形的基本性质,四边形ABCE是圆内接四边形,根据其对角互补的性质即可直接得到对应结论;
(2) 第二问是反证法的迁移应用,类比点D在圆外的证明思路,延长AD与圆交于点E构造圆内接四边形,再利用三角形外角性质推出矛盾,即可证明假设不成立;
(3) 第三问先根据两个直角判定四边形ABCD对角互补,得到四点共圆,再结合圆周角性质、等腰三角形角度关系计算目标角的度数;
(4) 第四问为动点轨迹问题,先根据两个90°角判定A、P、O、E四点共圆,结合正方形对角线的性质推出点O在正方形ABCD的对角线AC上,再确定P在端点A、B时O的位置,明确轨迹为AC的一半,最后计算长度即可。
【解析】
(1) 四边形ABCE是过A、B、C、E四点的圆的内接四边形,根据圆内接四边形对角互补的性质,可得$∠ B+∠ AEC=180°$。
(2) 若点D在圆内,设延长AD与圆相交于点E,连接CE,则$∠ B+∠ E=180°$。
∵已知$∠ B+∠ ADC=180°$,
∴$∠ E=∠ ADC$,
而$∠ ADC$是$△ CED$的外角,根据三角形外角大于任意一个不相邻内角的性质,可得$∠ ADC>∠ E$,出现矛盾,故假设不成立,因此点D在过A,B,C三点的圆上。
(3)
∵四边形ABCD中,$∠ ABC=∠ ADC=90°$,
∴$∠ ABC+∠ ADC=180°$,即A、B、C、D四点共圆。
根据同弧所对的圆周角相等,得$∠ CBD=∠ CAD=16°$,
∵$AD=BD$,
∴$∠ DAB=∠ DBA$,
又
∵$∠ ABC=90°$,
∴$∠ DBA=90°-∠ CBD=90°-16°=74°$,
∴$∠ ADB=180°-2∠ DBA=180°-2×74°=32°$。
(4) 如答图38,连接OA,OC。
∵四边形ABCD是正方形,
∴$∠ BAD=90°$。又四边形PEFG也是正方形,对角线EG,PF相交于点O,
∴$∠ EOP=90°$,$OE=OP$。
∵$∠ EAP=∠ EOP=90°$,
∴A、P、O、E四点共圆,
∵$OE=OP$,
∴对应的圆周角$∠ OAE=∠ OAP$,
∵$∠ BAD=90°$,
∴$∠ OAE=∠ OAP=45°$,
∴点O在正方形ABCD的对角线AC上。
当P在点A时,E与A重合,O与A重合;当P运动到点B时,E与A重合,此时O为AC的中点,
∴点O经过的路径是AC的一半。
在Rt△ABC中,$AC=\sqrt{AB^2+BC^2}=\sqrt{6^2+6^2}=6\sqrt{2}$,
∴路径长为$\frac{1}{2}AC=3\sqrt{2}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{∠B+∠AEC=180°}$;圆的内接四边形对角互补
(2) 若点D在圆内,设延长AD与圆相交于点E,连接CE,则∠B+∠E=180°。
∵∠B+∠ADC=180°,
∴∠E=∠ADC,而∠ADC是△CED的外角,∠ADC>∠E,出现矛盾,故假设不成立,因此点D在过A,B,C三点的圆上
(3) $\boldsymbol{32}$
(4) 如答图38,连接OA,OC。
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAD=90°。又四边形PEFG也是正方形,对角线EG,PF相交于点O,
∴∠EOP=90°。
∴A,P,O,E四点共圆。又OE=OP,
∴∠OAE=∠OAP,
∵∠BAD=90°,
∴∠OAE=∠OAP=45°。
∴点O在AC上。当P在点A时,E与A重合,O与A重合,当P运动到点B时,PC=BC=6,PE⊥PC(E与A重合),此时O为AC的中点,
∴点O经过的路径是AC的一半。又在Rt△ABC中,$AC=\sqrt{AB^2+BC^2}=6\sqrt{2}$,
∴$\frac{1}{2}AC=3\sqrt{2}$。
∴点O经过的路径长为$\boldsymbol{3\sqrt{2}}$

【知识点】
四点共圆的判定与性质,反证法,正方形的性质
【点评】
本题综合性较强,前两问聚焦四点共圆的反证法证明,考查类比迁移的逻辑推理能力;后两问结合圆周角性质、动点轨迹问题考查知识的灵活应用能力,解题的关键是熟练掌握四点共圆的判定条件,能快速提取动点的轨迹特征。
【难度系数】
0.6
本题围绕四点共圆相关知识分层考查:
(1) 第一问考查圆内接四边形的基本性质,四边形ABCE是圆内接四边形,根据其对角互补的性质即可直接得到对应结论;
(2) 第二问是反证法的迁移应用,类比点D在圆外的证明思路,延长AD与圆交于点E构造圆内接四边形,再利用三角形外角性质推出矛盾,即可证明假设不成立;
(3) 第三问先根据两个直角判定四边形ABCD对角互补,得到四点共圆,再结合圆周角性质、等腰三角形角度关系计算目标角的度数;
(4) 第四问为动点轨迹问题,先根据两个90°角判定A、P、O、E四点共圆,结合正方形对角线的性质推出点O在正方形ABCD的对角线AC上,再确定P在端点A、B时O的位置,明确轨迹为AC的一半,最后计算长度即可。
【解析】
(1) 四边形ABCE是过A、B、C、E四点的圆的内接四边形,根据圆内接四边形对角互补的性质,可得$∠ B+∠ AEC=180°$。
(2) 若点D在圆内,设延长AD与圆相交于点E,连接CE,则$∠ B+∠ E=180°$。
∵已知$∠ B+∠ ADC=180°$,
∴$∠ E=∠ ADC$,
而$∠ ADC$是$△ CED$的外角,根据三角形外角大于任意一个不相邻内角的性质,可得$∠ ADC>∠ E$,出现矛盾,故假设不成立,因此点D在过A,B,C三点的圆上。
(3)
∵四边形ABCD中,$∠ ABC=∠ ADC=90°$,
∴$∠ ABC+∠ ADC=180°$,即A、B、C、D四点共圆。
根据同弧所对的圆周角相等,得$∠ CBD=∠ CAD=16°$,
∵$AD=BD$,
∴$∠ DAB=∠ DBA$,
又
∵$∠ ABC=90°$,
∴$∠ DBA=90°-∠ CBD=90°-16°=74°$,
∴$∠ ADB=180°-2∠ DBA=180°-2×74°=32°$。
(4) 如答图38,连接OA,OC。
∵四边形ABCD是正方形,
∴$∠ BAD=90°$。又四边形PEFG也是正方形,对角线EG,PF相交于点O,
∴$∠ EOP=90°$,$OE=OP$。
∵$∠ EAP=∠ EOP=90°$,
∴A、P、O、E四点共圆,
∵$OE=OP$,
∴对应的圆周角$∠ OAE=∠ OAP$,
∵$∠ BAD=90°$,
∴$∠ OAE=∠ OAP=45°$,
∴点O在正方形ABCD的对角线AC上。
当P在点A时,E与A重合,O与A重合;当P运动到点B时,E与A重合,此时O为AC的中点,
∴点O经过的路径是AC的一半。
在Rt△ABC中,$AC=\sqrt{AB^2+BC^2}=\sqrt{6^2+6^2}=6\sqrt{2}$,
∴路径长为$\frac{1}{2}AC=3\sqrt{2}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{∠B+∠AEC=180°}$;圆的内接四边形对角互补
(2) 若点D在圆内,设延长AD与圆相交于点E,连接CE,则∠B+∠E=180°。
∵∠B+∠ADC=180°,
∴∠E=∠ADC,而∠ADC是△CED的外角,∠ADC>∠E,出现矛盾,故假设不成立,因此点D在过A,B,C三点的圆上
(3) $\boldsymbol{32}$
(4) 如答图38,连接OA,OC。
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAD=90°。又四边形PEFG也是正方形,对角线EG,PF相交于点O,
∴∠EOP=90°。
∴A,P,O,E四点共圆。又OE=OP,
∴∠OAE=∠OAP,
∵∠BAD=90°,
∴∠OAE=∠OAP=45°。
∴点O在AC上。当P在点A时,E与A重合,O与A重合,当P运动到点B时,PC=BC=6,PE⊥PC(E与A重合),此时O为AC的中点,
∴点O经过的路径是AC的一半。又在Rt△ABC中,$AC=\sqrt{AB^2+BC^2}=6\sqrt{2}$,
∴$\frac{1}{2}AC=3\sqrt{2}$。
∴点O经过的路径长为$\boldsymbol{3\sqrt{2}}$
【知识点】
四点共圆的判定与性质,反证法,正方形的性质
【点评】
本题综合性较强,前两问聚焦四点共圆的反证法证明,考查类比迁移的逻辑推理能力;后两问结合圆周角性质、动点轨迹问题考查知识的灵活应用能力,解题的关键是熟练掌握四点共圆的判定条件,能快速提取动点的轨迹特征。
【难度系数】
0.6
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