5. 如图,在$△ ABC$中,$CD$是边$AB$上的高,以$CD$为直径的$\odot O$分别交$CA$,$CB$于点$E$,$F$,$G$是$AD$的中点.求证:$GE$是$\odot O$的切线.

答案
提示:连接DE、OE,证明∠OEG=90°
解析
【分析】
要证明GE是$\odot O$的切线,根据切线的判定定理,需证明GE与过切点的半径OE垂直,即证$∠ OEG=90°$。首先构造辅助线:连接OE、DE。由CD是直径,结合圆周角定理可得$△ AED$是直角三角形;再根据G是AD中点,利用直角三角形斜边中线的性质得到等角;结合半径相等得到另一组等角,最后利用$CD⊥ AB$的条件,通过等量代换即可推出$∠ OEG=90°$,完成证明。
【解析】
证明:连接OE,DE。
∵ CD是$\odot O$的直径,
∴ $∠ DEC=90°$(直径所对的圆周角是直角),
∴ $∠ AED=180°-∠ DEC=90°$,即$△ AED$为直角三角形。
∵ G是AD的中点,
∴ $GE=GD$(直角三角形斜边中线等于斜边的一半),
∴ $∠ GED=∠ GDE$。
∵ OE、OD均为$\odot O$的半径,
∴ $OE=OD$,
∴ $∠ OED=∠ ODE$。
∵ CD是AB边上的高,
∴ $CD⊥ AB$,即$∠ GDE+∠ ODE=∠ CDA=90°$,
∴ $∠ GED+∠ OED=∠ GDE+∠ ODE=90°$,即$∠ OEG=90°$,
∴ $OE⊥ GE$。
又
∵ OE是$\odot O$的半径,
∴ GE是$\odot O$的切线。
【答案】
GE是$\odot O$的切线,得证。
【知识点】
切线的判定;直角三角形斜边中线性质;圆周角定理
【点评】
本题是圆的切线判定的典型题型,解题关键是合理添加辅助线,结合圆和直角三角形的基本性质推导角的数量关系,进而得到垂直关系,考查了几何定理的综合运用能力。
【难度系数】
0.7
要证明GE是$\odot O$的切线,根据切线的判定定理,需证明GE与过切点的半径OE垂直,即证$∠ OEG=90°$。首先构造辅助线:连接OE、DE。由CD是直径,结合圆周角定理可得$△ AED$是直角三角形;再根据G是AD中点,利用直角三角形斜边中线的性质得到等角;结合半径相等得到另一组等角,最后利用$CD⊥ AB$的条件,通过等量代换即可推出$∠ OEG=90°$,完成证明。
【解析】
证明:连接OE,DE。
∵ CD是$\odot O$的直径,
∴ $∠ DEC=90°$(直径所对的圆周角是直角),
∴ $∠ AED=180°-∠ DEC=90°$,即$△ AED$为直角三角形。
∵ G是AD的中点,
∴ $GE=GD$(直角三角形斜边中线等于斜边的一半),
∴ $∠ GED=∠ GDE$。
∵ OE、OD均为$\odot O$的半径,
∴ $OE=OD$,
∴ $∠ OED=∠ ODE$。
∵ CD是AB边上的高,
∴ $CD⊥ AB$,即$∠ GDE+∠ ODE=∠ CDA=90°$,
∴ $∠ GED+∠ OED=∠ GDE+∠ ODE=90°$,即$∠ OEG=90°$,
∴ $OE⊥ GE$。
又
∵ OE是$\odot O$的半径,
∴ GE是$\odot O$的切线。
【答案】
GE是$\odot O$的切线,得证。
【知识点】
切线的判定;直角三角形斜边中线性质;圆周角定理
【点评】
本题是圆的切线判定的典型题型,解题关键是合理添加辅助线,结合圆和直角三角形的基本性质推导角的数量关系,进而得到垂直关系,考查了几何定理的综合运用能力。
【难度系数】
0.7
6. 如图,$∠ APB=60°$,半径为1的$\odot O$切PB于点P.若将$\odot O$沿射线PB滚动,当$\odot O$滚动到与PA相切时,圆心O移动的距离是多少?

答案
$\sqrt{3}$
解析
【分析】
解题时首先明确圆滚动的特点:圆沿PB滚动时,圆心到PB的距离始终等于半径1,因此圆心的运动轨迹是平行于PB的线段,其长度就是圆心移动的距离。当滚动后的圆同时与PA、PB相切时,圆心到PA、PB的距离都等于半径,根据角平分线的判定可知此时圆心在∠APB的角平分线上,结合已知的60°角构造直角三角形,利用特殊角的三角函数即可求出对应线段长度,也就是圆心移动的距离。
【解析】
设$\odot O$滚动到与$PA$相切时,圆心为$O'$。
过点$O'$作$O'C⊥ PA$于点$C$,$O'D⊥ PB$于点$D$。
∵ 此时$\odot O'$与$PA$、$PB$都相切,
∴ $O'C=O'D=1$(切线的性质:圆心到切线的距离等于半径)。
∴ 点$O'$在$∠ APB$的角平分线上,
∵ $∠ APB=60°$,
∴ $∠ O'PD=\frac{1}{2}∠ APB=30°$。
∵ 原$\odot O$切$PB$于点$P$,
∴ $OP⊥ PB$,又$O'D⊥ PB$,且$\odot O$沿射线$PB$滚动,圆心移动路径平行于$PB$,即$OO'// PB$,
∴ 四边形$OPDO'$是矩形,
∴ $OO'=PD$。
在$\mathrm{Rt}△ O'PD$中,$\tan∠ O'PD=\frac{O'D}{PD}$,
代入数据得$\tan30°=\frac{1}{PD}$,即$\frac{\sqrt{3}}{3}=\frac{1}{PD}$,解得$PD=\sqrt{3}$。
∴ $OO'=\sqrt{3}$,即圆心$O$移动的距离为$\sqrt{3}$。
【答案】
$\sqrt{3}$
【知识点】
切线的性质,解直角三角形,角平分线的判定
【点评】
本题结合圆的动态滚动过程考察切线相关性质,解题的关键是明确滚动过程中圆心的运动轨迹,将动态问题转化为静态的几何图形求解,能有效锻炼图形分析和动态问题处理能力。
【难度系数】
0.6
解题时首先明确圆滚动的特点:圆沿PB滚动时,圆心到PB的距离始终等于半径1,因此圆心的运动轨迹是平行于PB的线段,其长度就是圆心移动的距离。当滚动后的圆同时与PA、PB相切时,圆心到PA、PB的距离都等于半径,根据角平分线的判定可知此时圆心在∠APB的角平分线上,结合已知的60°角构造直角三角形,利用特殊角的三角函数即可求出对应线段长度,也就是圆心移动的距离。
【解析】
设$\odot O$滚动到与$PA$相切时,圆心为$O'$。
过点$O'$作$O'C⊥ PA$于点$C$,$O'D⊥ PB$于点$D$。
∵ 此时$\odot O'$与$PA$、$PB$都相切,
∴ $O'C=O'D=1$(切线的性质:圆心到切线的距离等于半径)。
∴ 点$O'$在$∠ APB$的角平分线上,
∵ $∠ APB=60°$,
∴ $∠ O'PD=\frac{1}{2}∠ APB=30°$。
∵ 原$\odot O$切$PB$于点$P$,
∴ $OP⊥ PB$,又$O'D⊥ PB$,且$\odot O$沿射线$PB$滚动,圆心移动路径平行于$PB$,即$OO'// PB$,
∴ 四边形$OPDO'$是矩形,
∴ $OO'=PD$。
在$\mathrm{Rt}△ O'PD$中,$\tan∠ O'PD=\frac{O'D}{PD}$,
代入数据得$\tan30°=\frac{1}{PD}$,即$\frac{\sqrt{3}}{3}=\frac{1}{PD}$,解得$PD=\sqrt{3}$。
∴ $OO'=\sqrt{3}$,即圆心$O$移动的距离为$\sqrt{3}$。
【答案】
$\sqrt{3}$
【知识点】
切线的性质,解直角三角形,角平分线的判定
【点评】
本题结合圆的动态滚动过程考察切线相关性质,解题的关键是明确滚动过程中圆心的运动轨迹,将动态问题转化为静态的几何图形求解,能有效锻炼图形分析和动态问题处理能力。
【难度系数】
0.6
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