专题24.1 圆的相关概念与性质(原卷+解析卷)

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名称 专题24.1 圆的相关概念与性质(原卷+解析卷)
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文件大小 1.5MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版
科目 数学
更新时间 2024-07-17 17:39:26

文档简介

中小学教育资源及组卷应用平台
2024--2025学年度人教版数学九年级上册学讲练测讲义
第二十四章 圆
专题24.1 圆的相关概念与性质
课节学习目标
1. 理解并掌握圆的有关概念.
2. 理解圆的轴对称性及垂径定理的推导,能初步应用垂径定理进行计算和证明;
3.理解圆心角的概念和圆的旋转不变性,会辨析圆心角.
4.掌握在同圆或等圆中,圆心角与其所对的弦、弧之间的关系,能运用此关系进行相关的证明和计算.
5.在探索弧、弦、圆心角的关系的过程中,学会运用转化的数学思想解决问题.
6.了解掌握圆内接四边形的概念,掌握圆内接四边形的性质定理.
课节知识点解读
知识点1. 对圆的认识
(一)圆的定义
1.圆的旋转定义:在一个平面内,线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点所形成的图形叫做圆.以点O为圆心的圆,记作“⊙O”,读作“圆O”.
2.圆的集合定义:圆心为O、半径为r的圆可以看成是所有到定点O的距离等于定长r的点的集合.
3.圆心与半径:固定的端点O叫做圆心,线段OA叫做半径,一般用r表示.
(二)与圆有关的几个概念
1. 弦:连接圆上任意两点的线段叫做弦。
2. 直径:过圆心的弦叫做直径。直径是圆内最长的弦.
注意:(1)弦和直径都是线段.
(2)直径是弦,是经过圆心的特殊弦,是圆中最长的弦,但弦不一定是直径.
3. 圆弧:圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧。小于半圆的弧叫做劣弧,如图中的;大于半圆的弧叫做优弧.如图中的以A、B为端点的弧记作 ,读作“圆弧AB”或“弧AB”.
4. 半圆:圆的任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧,每一条弧都叫做半圆.
5. 等圆:能够重合的两个圆叫做等圆.等圆是两个半径相等的圆.
6. 等弧:在同圆或等圆中,能够互相重合的弧叫做等弧.等弧仅仅存在于同圆或者等圆中.
(三)圆的周长和面积
1.圆的周长公式:c=2πr.
2.圆的面积公式:S=πr2
(四)对圆的认识需要注意的几个问题
1.在一个圆中可以画出无数条弦和直径.
2.直径是弦,但弦不一定是直径.
3.在同一个圆中,直径是最长的弦.
4.半圆是弧,但弧不一定是半圆.弧有长度和度数,规定半圆的度数为180°,劣弧的度数小于180°,优弧的度数大于180°.
5.在同圆或等圆中能够互相重合的弧是等弧,度数或长度相等的弧不一定是等弧.
知识点2. 垂径定理及其应用
1.圆的对称性:圆是轴对称图形,任意一条直径所在直线都是圆的对称轴.
2.垂径定理及其推论
(1)垂径定理:垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧.
∵ CD是直径,CD⊥AB,
∴ AE=BE,
温馨提示:垂径定理是圆中一个重要的定理,三种语言要相互转化,形成整体,才能运用自如.
(2)垂径定理的推论:
1)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧;
2)弦的垂直平分线经过圆心,并且平分弦所对的两条弧.
3.涉及垂径定理时辅助线的添加方法
在圆中有关弦长a,半径r, 弦心距d(圆心到弦的距离),弓形高h的计算题时,常常通过连半径或作弦心距构造直角三角形,利用垂径定理和勾股定理求解.
4.弓形中重要数量关系
弦a,弦心距d,弓形高h,半径r之间有以下关系:
d+h=r
知识点3. 弧、弦、圆心角的关系问题
1.圆心角的定义
(1)顶点在圆心的角,叫圆心角,如∠AOB .
(2)圆心角 ∠AOB 所对的弧为
(3)圆心角 ∠AOB所对的弦为AB.
注意:对于任意给定一个圆心角,都对应出现三个量:即圆心角、弧、弦。
2.圆心角、弧、弦之间的关系
定理:在同圆或等圆中,如果圆心角相等,那么圆心角所对的弧相等, 圆心角所对的弦相等。
推论:
(1)在同圆或等圆中,如果弧相等,那么弧所对的圆心角相等,弧所对的弦相等。
(2)在同圆或等圆中,如果弦相等,那么弦所对应的圆心角相等,弦所对应的优弧相等,弦所对应的劣弧相等。
知识点4. 圆周角定理
1.圆周角的定义
顶点在圆上,并且两边都与圆相交的角叫做圆周角.
2.圆周角定理及其推论
定理:一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半.
如图,连接BO,CO,得圆心角∠BOC.试猜想∠BAC与∠BOC存在怎样的数量关系.
推论:1)在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角相等.
2)直径所对的圆周角是直角.
圆内接四边形的对角互补.在圆中求角度时,通常需要通过一些圆的性质进行转化.比如圆心角与圆周角间的转化;同弧或等弧的圆周角间的转化;连直径,得到直角三角形,通过两锐角互余进行转化等.
3.圆周角与圆心角的关系中圆心的位置存在的情形
(1)圆心O在∠BAC的一边上(如图甲)
(2)圆心O 在∠BAC的 内部(如图乙)
(3)圆心O在∠BAC的外部(如图丙)
甲 乙 丙
4.圆周角和直径的关系
半圆或直径所对的圆周角都相等,都等于90°.
5.方法总结
在圆中,如果有直径,一般要找直径所对的圆周角,构造直角三角形解题.
知识点5. 圆内接四边形
如果一个多边形所有顶点都在同一个圆上,这个多边形叫做圆内接多边形,这个圆叫做这个多边形的外接圆.
推论1:圆的内接四边形的对角互补.
推论2:圆的内接四边形的任何一个外角都等于它的内对角.
注意:圆内接四边形的性质是沟通角相等关系的重要依据.
课节知识点例题讲析
【例题1】下列命题中正确的有( )
①弦是圆上任意两点之间的部分;②半径是弦;③直径是最长的弦;④弧是半圆,半圆是弧
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】A
【解析】①弦是圆上任意两点之间的连线段,所以①错误;
②半径不是弦,所以②错误;
③直径是最长的弦,正确;
④弧是半圆,只有180°的弧才是半圆,所以④错误.
【例题2】如图,在⊙O中,弦AB的长为4,圆心到弦AB的距离为2,则∠AOC的度数为    .
【答案】45°.
【解析】∵OC⊥AB,
∴AC=BC==2,
∵OC=2,
∴△AOC为等腰直角三角形,
∴∠AOC=45°.
【例题3】如图,AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB于点E,CD=2OE,则∠BCD的度数为(  )
A.15° B.22.5° C.30° D.45°
【答案】B
【解析】由垂径定理知,点E是CD的中点,有CD=2ED=2CE,可得DE=OE,则∠DOE=∠ODE=45°,利用圆周角定理即可求解.
∵AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB于点E,
∴CD=2ED=2CE,
∵CD=2OE,
∴DE=OE,
∵CD⊥AB,
∴∠DOE=∠ODE=45°,
∴∠BCD=∠DOE=22.5°.
【例题4】如图,点A,B,C是⊙O上的三点.若∠AOC=90°,∠BAC=30°,则∠AOB的大小
为(  )
A.25° B.30° C.35° D.40°
【答案】B
【解析】由圆周角定理可得∠BOC=2∠BAC=60°,继而∠AOB=∠AOC﹣∠BOC=90°﹣60°=30°.
∵∠BAC与∠BOC所对弧为,
由圆周角定理可知:∠BOC=2∠BAC=60°,
又∠AOC=90°,
∴∠AOB=∠AOC﹣∠BOC=90°﹣60°=30°.
深化对课节知识点理解的试题专炼
1.下列说法中,错误的是(  )
A.半圆是弧 B.半径相等的圆是等圆
C.过圆心的线段是直径 D.直径是弦
【答案】C
【解析】根据圆的有关概念进行判断
A.半圆是弧,所以A选项的说法正确;
B.半径相等的圆是等圆,所以B选项的说法正确;
C.过圆心的弦为直径,所以C选项的说法错误;
D.直径是弦,所以D选项的说法正确.故选C.
2.已知AB是半径为5的圆的一条弦,则AB的长不可能是( )
A.4 B.8 C.10 D.12
【答案】D
【解析】根据圆中最长的弦为直径求解.因为圆中最长的弦为直径,直径为10,所以弦长L≤10.
3.在中,直径AB=15,弦DE⊥AB于点C.若OC:OB=3 :5,则DE的长为( )
A.6 B.9 C.12 D.15
【答案】C
【解析】根据题意画出图形,然后利用垂径定理和勾股定理解答即可.
如图所示:∵直径AB=15,∴BO=7.5,∵OC:OB=3:5,∴CO=4.5,
∵DE⊥AB,∴DC==6,∴DE=2DC=12.
4.如图,在⊙O中,若点C是弧AB的中点,∠A=50°,则∠BOC等于(  )
A.50° B.45° C.40° D.35°
【答案】C
【解析】
∵∠A=50°,OA=OB,
∴∠OBA=∠OAB=50°,
∴∠AOB=180°﹣50°﹣50°=80°,
∵点C是弧AB的中点,
∴∠BOC=∠AOB=40°.
5. 如图,⊙O中,OC⊥AB,∠APC=28°,则∠BOC的度数为(  )
A.14° B.28° C.42° D.56°
【答案】D
【解析】根据垂径定理,可得,∠APC=28°,根据圆周角定理,可得∠BOC.
∵在⊙O中,OC⊥AB,
∴,
∵∠APC=28°,
∴∠BOC=2∠APC=56°
6. 如图,内接于,CD是的直径,,则( )
A. 70° B. 60° C. 50° D. 40°
【答案】C
【解析】由CD是⊙O的直径,根据直径所对的圆周角是直角,得出∠CAD=90°,根据直角三角形两锐角互余得到∠ACD与∠D互余,即可求得∠D的度数,继而求得∠B的度数.
∵CD是⊙O的直径,
∴∠CAD=90°,
∴∠ACD+∠D=90°,
∵∠ACD=40°,
∴∠ADC=∠B=50°.
故选:C.
【点睛】本题考查了圆周角定理,直角三角形的性质,注意掌握数形结合思想是解题的关键.
7. 如图,内接于,AD是的直径,若,则的度数是( )
A. 60° B. 65° C. 70° D. 75°
【答案】C
【解析】首先连接CD,由AD是的直径,根据直径所对的圆周角是直角,可求得,又由圆周角定理,可得,再用三角形内角和定理求得答案.
连接CD,
∵AD是的直径,
∴.
∵,
∴.
故选:C.
【点睛】本题考查了圆周角定理、三角形的内角和定理.熟练掌握圆周角定理是解此题的关键.
8.已知中最长的弦为12厘米,则此圆半径为 厘米.
【答案】6
【解析】中最长的弦为12厘米,
的直径为12厘米,
的半径为6厘米.
9.如图,△ABC内接于⊙O,∠CAB=30°,∠CBA=45°,CD⊥AB于点D,若⊙O的半径为2,则CD的长为   .
【答案】.
【解析】连接CO,OB,则∠O=2∠A=60°,得到△BOC是等边三角形,求得BC=2,根据等腰直角三角形的性质即可得到结论.
连接CO,OB,
则∠O=2∠A=60°,
∵OC=OB,
∴△BOC是等边三角形,
∵⊙O的半径为2,
∴BC=2,
∵CD⊥AB,∠CBA=45°,
∴CD=BC=.
10.已知⊙O的直径为10cm,AB,CD是⊙O的两条弦,,,,则与之间的距离为________cm.
【答案】7或1.
【解析】分两种情况考虑:当两条弦位于圆心O一侧时,如图1所示,
过O作OE⊥CD,交CD于点E,交AB于点F,连接OC,OA,
∵AB∥CD,∴OE⊥AB,∴E、F分别为CD、AB的中点,
∴CE=DE=CD=3cm,AF=BF=AB=4cm,
在Rt△AOF中,OA=5cm,AF=4cm,根据勾股定理得:OF=3cm,
在Rt△COE中,OC=5cm,CE=3cm,根据勾股定理得:OE═4cm,
则EF=OEOF=4cm3cm=1cm;当两条弦位于圆心O两侧时,如图2所示,
同理可得EF=4cm+3cm=7cm,综上,弦AB与CD的距离为7cm或1cm.
11. 如图,AB,CD是⊙O的直径,=,若∠AOE=32°,则∠COE的度数是(  )
A.32° B.60° C.68° D.64°
【答案】D
【解析】∵=,
∴∠BOD=∠AOE=32°,
∵∠BOD=∠AOC,
∴∠AOC=32°
∴∠COE=32°+32°=64°.
12.如图,四边形ABCD内接于⊙O,点P为边AD上任意一点(点P不与点A,D重合)连接CP.若∠B=120°,则∠APC的度数可能为(  )
A.30° B.45° C.50° D.65°
【答案】D
【解析】由圆内接四边形的性质得∠D度数为60°,再由∠APC为△PCD的外角求解.
∵四边形ABCD内接于⊙O,
∴∠B+∠D=180°,
∵∠B=120°,
∴∠D=180°﹣∠B=60°,
∵∠APC为△PCD的外角,
∴∠APC>∠D,只有D满足题意.
13. 如图,在⊙O中,AB是直径,弦AC的长为5cm,点D在圆上且∠ADC=30°,则⊙O的半径为  cm.
【答案】5.
【解析】连接OC,证明△AOC是等边三角形,可得结论.
解:如图,连接OC.
∵∠AOC=2∠ADC,∠ADC=30°,
∴∠AOC=60°,
∵OA=OC,
∴△AOC是等边三角形,
∴OA=AC=5(cm),
∴⊙O的半径为5cm.
14.如图,OA、OB是⊙O的半径,点C在⊙O上,∠OBC=40°,则∠OAC=  °.
【答案】25.
【解析】连接OC,根据等腰三角形的性质和三角形内角和定理得到∠BOC=80°,求出∠AOC,根据等腰三角形的性质计算.
解:连接OC,
∵OC=OB,
∴∠OCB=∠OBC=40°,
∴∠BOC=180°﹣40°×2=100°,
∴∠AOC=∠BOC+∠AOB=100°+30°=130°,
∵OC=OA,
∴∠OAC=∠OCA=×(180°﹣∠AOB)=.
15. 如图,在⊙O内接四边形ABCD中,若∠ABC=100°,则∠ADC=   °.
【答案】80
【解析】直接根据圆内接四边形的性质求解即可.
∵四边形ABCD是⊙O的内接四边形,
∴∠ABC+∠ADC=180°,
∴∠ADC=180°﹣100°=80°.
16. 在三角形ABC中, ∠C=90°,求证:A、B、C三点在同一个圆上。
证明:取AB的中点O,连接CO
∵∠ACB=90°
∴OC=1/2AB=OA=OB(直角三角形斜边中线等于斜边的一半)
即点A、B、C到点O的距离相等
∴点A、B、C在同一圆上。
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第二十四章 圆
专题24.1 圆的相关概念与性质
课节学习目标
1. 理解并掌握圆的有关概念.
2. 理解圆的轴对称性及垂径定理的推导,能初步应用垂径定理进行计算和证明;
3.理解圆心角的概念和圆的旋转不变性,会辨析圆心角.
4.掌握在同圆或等圆中,圆心角与其所对的弦、弧之间的关系,能运用此关系进行相关的证明和计算.
5.在探索弧、弦、圆心角的关系的过程中,学会运用转化的数学思想解决问题.
6.了解掌握圆内接四边形的概念,掌握圆内接四边形的性质定理.
课节知识点解读
知识点1. 对圆的认识
(一)圆的定义
1.圆的旋转定义:在一个平面内,线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点所形成的图形叫做圆.以点O为圆心的圆,记作“⊙O”,读作“圆O”.
2.圆的集合定义:圆心为O、半径为r的圆可以看成是所有到定点O的距离等于定长r的点的集合.
3.圆心与半径:固定的端点O叫做圆心,线段OA叫做半径,一般用r表示.
(二)与圆有关的几个概念
1. 弦:连接圆上任意两点的线段叫做弦。
2. 直径:过圆心的弦叫做直径。直径是圆内最长的弦.
注意:(1)弦和直径都是线段.
(2)直径是弦,是经过圆心的特殊弦,是圆中最长的弦,但弦不一定是直径.
3. 圆弧:圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧。小于半圆的弧叫做劣弧,如图中的;大于半圆的弧叫做优弧.如图中的以A、B为端点的弧记作 ,读作“圆弧AB”或“弧AB”.
4. 半圆:圆的任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧,每一条弧都叫做半圆.
5. 等圆:能够重合的两个圆叫做等圆.等圆是两个半径相等的圆.
6. 等弧:在同圆或等圆中,能够互相重合的弧叫做等弧.等弧仅仅存在于同圆或者等圆中.
(三)圆的周长和面积
1.圆的周长公式:c=2πr.
2.圆的面积公式:S=πr2
(四)对圆的认识需要注意的几个问题
1.在一个圆中可以画出无数条弦和直径.
2.直径是弦,但弦不一定是直径.
3.在同一个圆中,直径是最长的弦.
4.半圆是弧,但弧不一定是半圆.弧有长度和度数,规定半圆的度数为180°,劣弧的度数小于180°,优弧的度数大于180°.
5.在同圆或等圆中能够互相重合的弧是等弧,度数或长度相等的弧不一定是等弧.
知识点2. 垂径定理及其应用
1.圆的对称性:圆是轴对称图形,任意一条直径所在直线都是圆的对称轴.
2.垂径定理及其推论
(1)垂径定理:垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧.
∵ CD是直径,CD⊥AB,
∴ AE=BE,
温馨提示:垂径定理是圆中一个重要的定理,三种语言要相互转化,形成整体,才能运用自如.
(2)垂径定理的推论:
1)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧;
2)弦的垂直平分线经过圆心,并且平分弦所对的两条弧.
3.涉及垂径定理时辅助线的添加方法
在圆中有关弦长a,半径r, 弦心距d(圆心到弦的距离),弓形高h的计算题时,常常通过连半径或作弦心距构造直角三角形,利用垂径定理和勾股定理求解.
4.弓形中重要数量关系
弦a,弦心距d,弓形高h,半径r之间有以下关系:
d+h=r
知识点3. 弧、弦、圆心角的关系问题
1.圆心角的定义
(1)顶点在圆心的角,叫圆心角,如∠AOB .
(2)圆心角 ∠AOB 所对的弧为
(3)圆心角 ∠AOB所对的弦为AB.
注意:对于任意给定一个圆心角,都对应出现三个量:即圆心角、弧、弦。
2.圆心角、弧、弦之间的关系
定理:在同圆或等圆中,如果圆心角相等,那么圆心角所对的弧相等, 圆心角所对的弦相等。
推论:
(1)在同圆或等圆中,如果弧相等,那么弧所对的圆心角相等,弧所对的弦相等。
(2)在同圆或等圆中,如果弦相等,那么弦所对应的圆心角相等,弦所对应的优弧相等,弦所对应的劣弧相等。
知识点4. 圆周角定理
1.圆周角的定义
顶点在圆上,并且两边都与圆相交的角叫做圆周角.
2.圆周角定理及其推论
定理:一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半.
如图,连接BO,CO,得圆心角∠BOC.试猜想∠BAC与∠BOC存在怎样的数量关系.
推论:1)在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角相等.
2)直径所对的圆周角是直角.
圆内接四边形的对角互补.在圆中求角度时,通常需要通过一些圆的性质进行转化.比如圆心角与圆周角间的转化;同弧或等弧的圆周角间的转化;连直径,得到直角三角形,通过两锐角互余进行转化等.
3.圆周角与圆心角的关系中圆心的位置存在的情形
(1)圆心O在∠BAC的一边上(如图甲)
(2)圆心O 在∠BAC的 内部(如图乙)
(3)圆心O在∠BAC的外部(如图丙)
甲 乙 丙
4.圆周角和直径的关系
半圆或直径所对的圆周角都相等,都等于90°.
5.方法总结
在圆中,如果有直径,一般要找直径所对的圆周角,构造直角三角形解题.
知识点5. 圆内接四边形
如果一个多边形所有顶点都在同一个圆上,这个多边形叫做圆内接多边形,这个圆叫做这个多边形的外接圆.
推论1:圆的内接四边形的对角互补.
推论2:圆的内接四边形的任何一个外角都等于它的内对角.
注意:圆内接四边形的性质是沟通角相等关系的重要依据.
课节知识点例题讲析
【例题1】下列命题中正确的有( )
①弦是圆上任意两点之间的部分;②半径是弦;③直径是最长的弦;④弧是半圆,半圆是弧
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【例题2】如图,在⊙O中,弦AB的长为4,圆心到弦AB的距离为2,则∠AOC的度数为    .
【例题3】如图,AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB于点E,CD=2OE,则∠BCD的度数为(  )
A.15° B.22.5° C.30° D.45°
【例题4】如图,点A,B,C是⊙O上的三点.若∠AOC=90°,∠BAC=30°,则∠AOB的大小
为(  )
A.25° B.30° C.35° D.40°
深化对课节知识点理解的试题专炼
1.下列说法中,错误的是(  )
A.半圆是弧 B.半径相等的圆是等圆
C.过圆心的线段是直径 D.直径是弦
2.已知AB是半径为5的圆的一条弦,则AB的长不可能是( )
A.4 B.8 C.10 D.12
3.在中,直径AB=15,弦DE⊥AB于点C.若OC:OB=3 :5,则DE的长为( )
A.6 B.9 C.12 D.15
4.如图,在⊙O中,若点C是弧AB的中点,∠A=50°,则∠BOC等于(  )
A.50° B.45° C.40° D.35°
5. 如图,⊙O中,OC⊥AB,∠APC=28°,则∠BOC的度数为(  )
A.14° B.28° C.42° D.56°
6.如图,内接于,CD是的直径,,则( )
A. 70° B. 60° C. 50° D. 40°
7. 如图,内接于,AD是的直径,若,则的度数是( )
A. 60° B. 65° C. 70° D. 75°
8.已知中最长的弦为12厘米,则此圆半径为 厘米.
9.如图,△ABC内接于⊙O,∠CAB=30°,∠CBA=45°,CD⊥AB于点D,若⊙O的半径为2,则CD的长为   .
10.已知⊙O的直径为10cm,AB,CD是⊙O的两条弦,,,,则与之间的距离为________cm.
11. 如图,AB,CD是⊙O的直径,=,若∠AOE=32°,则∠COE的度数是(  )
A.32° B.60° C.68° D.64°
12. 如图,四边形ABCD内接于⊙O,点P为边AD上任意一点(点P不与点A,D重合)连接CP.若∠B=120°,则∠APC的度数可能为(  )
A.30° B.45° C.50° D.65°
13. 如图,在⊙O中,AB是直径,弦AC的长为5cm,点D在圆上且∠ADC=30°,则⊙O的半径为  cm.
14.如图,OA、OB是⊙O的半径,点C在⊙O上,∠OBC=40°,则∠OAC=  °.
15. 如图,在⊙O内接四边形ABCD中,若∠ABC=100°,则∠ADC=   °.
16. 在三角形ABC中, ∠C=90°,求证:A、B、C三点在同一个圆上。
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