2019年秋北师大版九年级数学翻折圆小专题
1.如图,将沿弦AB翻折过圆心O点,交弦AC于D,AD=1,CD=2,则AB长为( )
A.
B.
C.
D.
2.已知⊙O的半径为5,弦AB的长为8,将沿直线AB翻折得到,如图所示,则点O到所在圆的切线长OC为( )
A.
B.
C.5
D.3
3.如图,在⊙O中,将沿弦AB翻折交半径AO的延长线于点D,延长BD交⊙O于点C,AC切所在的圆于点A,则tan∠C的值是( )
A.
B.
C.2+
D.1+
4.以半圆中的一条弦BC(非直径)为对称轴将弧BC折叠后与直径AB交于点D,若,且AB=10,则CB的长为( )
A.
B.
C.
D.4
5.如图,在⊙O中,点C在优弧上,将弧沿BC折叠后刚好经过AB的中点D.若⊙O的半径为,AB=4,则BC的长是( )
A.
B.
C.
D.
6.如图,等腰△ABC中,AC=BC=2.∠ACB=120°,以AB为直径在△ABC另一侧作半圆,圆心为O,点D为半圆上的动点,将半圆沿AD所在直线翻叠,翻折后的弧AD与直径AB交点为F,当弧AD与BC边相切时,AF的长为
.
7.如图,AB是⊙O的弦,点C在上,点D是AB的中点.将沿AC折叠后恰好经过点D,若⊙O的半径为2,AB=8.则AC的长是
.
8.一张半径为R的半圆图纸沿它的一条弦折叠,使其弧与直径相切,如图所示,O为半圆圆心,如果切点分直径之比为3:2,则折痕长为
.
9.如图,将⊙O的劣弧沿AB翻折,D为优弧上一点,连接AD,交于点C,连接BC、BD;若BC=5,则BD=
.
10.如图,将弧BC沿弦BC折叠交直径AB于点D,若AD=4,DB=8,则BC的长是
.
11.已知:如图,在半径为8的⊙O中,AB为直径,以弦AC(非直径)为对称轴将折叠后与AB相交于点D,如果AD=3DB,那么AC的长为
.
12.如图,AB是半圆O的直径,将半圆沿弦BC折叠,折叠后的圆弧与AB交于点D,再将弧BD沿AB对折后交弦BC于E,若E恰好是BC的中点,则BC:AB=
.
13.如图,已知⊙O中,点C在优弧AB上,将弧BC沿BC折叠后刚好经过AB的中点D,若BC=,AB=4,则⊙O的半径为
.
14.以半圆的一条弦BC(非直径)为对称轴将弧BC折叠后与直径AB交于点D,若tanB=,且AD=4,则AB=
.
15.如图,已知半圆O的直径AB=4,沿它的一条弦折叠.若折叠后的圆弧与直径AB相切于点D,且AD:DB=3:1,则折痕EF的长
.
16.如图,扇形OAB的半径为4,∠AOB=90°,P是半径OB上一动点,Q是弧AB上的一动点.
(1)当P是OB中点,且PQ∥OA时(如图1),弧AQ的长为
;
(2)将扇形OAB沿PQ对折,使折叠后的弧QB′恰好与半径OA相切于C点(如图2).若OP=3,则O到折痕PQ的距离为
.
17.如图,将弧沿着弦AB翻折,C为翻折后的弧上任意一点,延长AC交圆于D,连接BC.
(1)求证:BC=BD;
(2)若AC=1,CD=4,弧=120°,求弦AB的长和圆的半径.
18.如图1和图2,AB是⊙O的直径,AB=10,C是⊙O上的一点,将沿弦BC翻折,交AB于点D.
(1)若点D与圆心O重合,直接写出∠B的度数;
(2)设CD交⊙O于点E,若CE平分∠ACB,
①求证:△BDE是等腰三角形;
②求△BDE的面积;
(3)将图1中的沿直径AB翻折,得到图2,若点F恰好是翻折后的的中点,直接写出∠B的度数.
19.如图1,AB是⊙O的直径,AB=10,C是⊙O上的一点,将弧BC沿弦BC翻折,交AB于点D,连接CD并延长,交⊙O于点E,连接BE.
(1)当AD=2时,BE的长是
.
(2)当点D位于线段OA上时(不与点A重合),设∠ABC=a,则a的取值范围是
.
(3)当∠ABC=15°时,点D和点O的距离是
.
(4)如图2,设所在圆的圆心是O′,当BE与⊙O相切时,求BE的长.
20.如图1,将长为10的线段OA绕点O旋转90°得到OB,点A的运动轨迹为,P是半径OB上一动点,Q是上的一动点,连接PQ.
(1)当∠POQ=
度时,PQ有最大值,最大值为
.
(2)如图2,若P是OB中点,且QP⊥OB于点P,求的长;
(3)如图3,将扇形AOB沿折痕AP折叠,使点B的对应点B′恰好落在OA的延长线上,求阴影部分面积.
(4)如图4,将扇形OAB沿PQ折叠,使折叠后的弧QB′恰好与半径OA相切,切点为C,若OP=6,求点O到折痕PQ的距离.
21.如图,AB为⊙O的直径,点C为⊙O上一点,将弧BC沿直线BC翻折,使弧BC的中点D恰好与圆心O重合,连接OC,CD,BD,过点C的切线与线段BA的延长线交于点P,连接AD,在PB的另一侧作∠MPB=∠ADC.
(1)判断PM与⊙O的位置关系,并说明理由;
(2)若PC=,求四边形OCDB的面积.
22.如图,AB为⊙O的直径,点C是⊙O上一点,CD是⊙O的切线,∠CDB=90°,BD交⊙O于点E.
(1)求证:=.
(2)若AE=12,BC=10.
①求AB的长;
②如图2,将沿弦BC折叠,交AB于点F,则AF的长为
23.已知半圆O的直径AB=4,沿它的一条弦折叠.
(1)如图,若折叠后的圆弧与直径AB相切于点D,且AD:DB=3:1,求折痕EF的长;
(2)在使折叠后的圆弧与直径AB相切的过程中,请直接写出折痕EF的最大值和最小值.
24.如图,⊙O的半径为2,弧AB等于120°,E是劣弧AB的中点.
(1)如图①,试说明:点O、E关于AB对称(即AB垂直平分OE.);
(2)把劣弧AB沿直线AB折叠(如图②)⊙O的动弦CD始终与折叠后的弧AB相切,求CD的长度的变化范围.
25.如图1,半圆的直径AB长为6,点C在AB上,以BC为一边向半圆内部作一正方形BCDE,连接AD并延长交半圆于F点,连接BF.设BC的长为x(0<x<3),AF的长为y,
(1)求y与x的函数关系式;
(2)当x=2时,
①求BF的长;
②如图2,若将弧AF沿直线AF翻折与直径AB交于点G,试求AG的长.
翻折圆小专题
参考答案与试题解析
一.选择题(共5小题)
1.如图,将沿弦AB翻折过圆心O点,交弦AC于D,AD=1,CD=2,则AB长为( )
A.
B.
C.
D.
【分析】求出△CDB为等边三角形,求出BE和DE的长,求出AE,再根据勾股定理求出AB即可.
【解答】解:
过点O作OF⊥AB于F,过点B作BE⊥AC于E,连接OA、OB、BD、BC,
∵OF=OA,
∴∠AOF=∠BOF=60°,
∴∠ADB=∠AOB=120°,∠ACB=∠AOB=60°,
∴∠CDB=∠ACB=60°,
∴△CDB为等边三角形,
∵CD=2,
∴DE=1,BE=,
∴AB===,
故选:D.
【点评】本题考查了勾股定理、等边三角形的性质和判定,圆周角定理和垂径定理,能构造直角三角形是解此题的关键,注意:垂直于弦的直径平分这条弦.
2.已知⊙O的半径为5,弦AB的长为8,将沿直线AB翻折得到,如图所示,则点O到所在圆的切线长OC为( )
A.
B.
C.5
D.3
【分析】首先作出所在圆,圆心为O′,连接OO′交AB于点E,连接,O′C,OB,由垂径定理,可求得OE的长,即可求得OO′的长,由切线的性质,利用勾股定理即可求得答案.
【解答】解:作出所在圆,圆心为O′,连接OO′交AB于点E,连接O′C,OB,
∵OC是⊙O′的切线,
∴O′C⊥OC,
∴BE=AB=×8=4,
∴OE==3,
∴OO′=2OE=6,
∴OC===.
故选:A.
【点评】此题考查了切线的性质、垂径定理以及勾股定理.此题难度适中,注意掌握辅助线的作法,注意数形结合思想的应用.
3.如图,在⊙O中,将沿弦AB翻折交半径AO的延长线于点D,延长BD交⊙O于点C,AC切所在的圆于点A,则tan∠C的值是( )
A.
B.
C.2+
D.1+
【分析】作点D关于AB的对称点H,连接AH,BH,CH.首先证明CH是⊙O的直径,△ACH,△BDH都是等腰直角三角形,再证明∠ACD=∠CHB=67.5即可解决问题;
【解答】解:作点D关于AB的对称点H,连接AH,BH,CH.
根据对称性可知,所在圆的圆心在直线AH上,
∵AC切所在的圆于点A,
∴AC⊥AH,
∴∠CAH=90°,
∴CH是⊙O的直径,
∴∠CBH=90°,
∴∠ABD=∠ABH=45°,
∴∠AHC=∠ABC=45°,
∴∠ACH=∠AHC=45°,
∴AC=AH,
∵OC=OH,
∴AD垂直平分线段CH,
∴DC=DH,
∴∠DCH=∠DHC,
∵BD=BH,
∴∠BDH=∠BHD=45°,
∵∠BDH=∠DCH+∠DHC,
∴∠DCH=22.5°,
∴∠ACD=∠CHB=67.5°,
设BD=BH=a,则CD=DH=a,
∴tan∠ACB=tan∠CHB===1+,
故选:D.
【点评】本题考查切线的性质、圆周角定理、翻折变换、等腰直角三角形的判定和性质、解直角三角形等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,本题的突破点是证明CH是直径,△ACH,△BDH都是等腰直角三角形.
4.以半圆中的一条弦BC(非直径)为对称轴将弧BC折叠后与直径AB交于点D,若,且AB=10,则CB的长为( )
A.
B.
C.
D.4
【分析】作AB关于直线CB的对称线段A′B,交半圆于D′,连接AC、CA′,构造全等三角形,然后利用勾股定理、割线定理解答.
【解答】解:如图,若,且AB=10,
∴AD=4,BD=6,
作AB关于直线BC的对称线段A′B,交半圆于D′,连接AC、CA′,
可得A、C、A′三点共线,
∵线段A′B与线段AB关于直线BC对称,
∴AB=A′B,
∴AC=A′C,AD=A′D′=4,A′B=AB=10.
而A′C A′A=A′D′ A′B,即A′C 2A′C=4×10=40.
则A′C2=20,
又∵A′C2=A′B2﹣CB2,
∴20=100﹣CB2,
∴CB=4.
故选:A.
【点评】此题将翻折变换、勾股定理、割线定理相结合,考查了同学们的综合应用能力,要善于观察图形特点,然后做出解答.
5.如图,在⊙O中,点C在优弧上,将弧沿BC折叠后刚好经过AB的中点D.若⊙O的半径为,AB=4,则BC的长是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】连接OD、AC、DC、OB、OC,作CE⊥AB于E,OF⊥CE于F,如图,利用垂径定理得到OD⊥AB,则AD=BD=AB=2,于是根据勾股定理可计算出OD=1,再利用折叠的性质可判断弧AC和弧CD所在的圆为等圆,则根据圆周角定理得到=,所以AC=DC,利用等腰三角形的性质得AE=DE=1,接着证明四边形ODEF为正方形得到OF=EF=1,然后计算出CF后得到CE=BE=3,于是得到BC=3.
【解答】解:连接OD、AC、DC、OB、OC,作CE⊥AB于E,OF⊥CE于F,如图,
∵D为AB的中点,
∴OD⊥AB,
∴AD=BD=AB=2,
在Rt△OBD中,OD==1,
∵将弧沿BC折叠后刚好经过AB的中点D.
∴弧AC和弧CD所在的圆为等圆,
∴=,
∴AC=DC,
∴AE=DE=1,
易得四边形ODEF为正方形,
∴OF=EF=1,
在Rt△OCF中,CF==2,
∴CE=CF+EF=2+1=3,
而BE=BD+DE=2+1=3,
∴BC=3.
故选:B.
【点评】本题考查了折叠的性质:折叠是一种对称变换,它属于轴对称,折叠前后图形的形状和大小不变,位置变化,对应边和对应角相等.也考查了圆周角定理和垂径定理.
二.填空题(共11小题)
6.如图,等腰△ABC中,AC=BC=2.∠ACB=120°,以AB为直径在△ABC另一侧作半圆,圆心为O,点D为半圆上的动点,将半圆沿AD所在直线翻叠,翻折后的弧AD与直径AB交点为F,当弧AD与BC边相切时,AF的长为 3 .
【分析】作点O关于AD的对称点O′,连接O′A,延长BC交⊙O于点E,设⊙O′与BC相切于点G,证明四边形O′AEG为平行四边形,得AO′∥BE,即∠O′AB=∠ABC=30°,作O′M⊥AF于M,在Rt△O′AM中,O′A=3,∠O′AB=30°,可求得AM的长,进而得出AF的长.
【解答】解:如图,作点O关于AD的对称点O′,连接O′A,
∵AC=BC=2.∠ACB=120°,
∴AB=6,
∴O′A=OA=3,
延长BC交⊙O于点E,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠E=90°,
设⊙O′与BC相切于点G,则∠O′GB=90°,
∴∠E=∠O′GB,
∴AE∥O′G,
∵∠ABC=30°,AB=6,
∴AE=O′G=3,
∴四边形O′AEG为平行四边形,
∴AO′∥BE,
∴∠O′AB=∠ABC=30°,
作O′M⊥AF于M
∵O′A=3,∠O′AB=30°,
∴AM=MF=,
∴AF=2AM=.
故答案为:.
【点评】本题考查圆的切线的性质,垂径定理,直角三角形的性质,平行四边形的判定和性质,解题的关键是掌握圆的切线的性质.
7.如图,AB是⊙O的弦,点C在上,点D是AB的中点.将沿AC折叠后恰好经过点D,若⊙O的半径为2,AB=8.则AC的长是 6 .
【分析】如图,延长BO交⊙O
于E,连接AE,OA,OD,OC,BC,作CH⊥AB于H.首先证明∠CAE=∠CAH=45°,推出∠BOC=90°,推出BC=2,设AH=CH=x,则BH=8﹣x,在Rt△BCH中,根据CH2+BH2=BC2,构建方程求出x即可解决问题;
【解答】解:如图,延长BO交⊙O
于E,连接AE,OA,OD,OC,BC,作CH⊥AB于H.
∵AD=DB,
∴OD⊥AB,
∴∠ADO=90°,
∵OA=2,AD=DB=4,
∴OD==2,
∵BE是直径,
∴∠BAE=90°,
∵AD=DB,EO=OB,
∴OD∥AE,AE=2OD=4,
∴AE=AD,
∴=,
∴=,
∴∠CAE=∠CAH=45°,
∴∠BOC=2∠CAB=90°,
∴BC=OC=2,
∵CH⊥AB,
∴∠CAH=∠ACH=45°,
∴AH=CH,设AH=CH=x,则BH=8﹣x,
在Rt△BCH中,∵CH2+BH2=BC2,
∴x2+(8﹣x)2=(2)2,
∴x=6或2(舍弃),
在Rt△ACH中,∵AC=,
∴AC=6.
故答案为6.
【点评】本题考查圆周角定理、垂径定理、勾股定理、解直角三角形等知识,综合性比较强,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造直角三角形解决问题,学会利用参数构建方程解决问题.属于中考填空题中的压轴题.
8.一张半径为R的半圆图纸沿它的一条弦折叠,使其弧与直径相切,如图所示,O为半圆圆心,如果切点分直径之比为3:2,则折痕长为 R .
【分析】如图,作O点关于AB的对称点O′,则点O′为弧ADB所在圆的圆心,连结O′D,则O′D⊥EF,O′D=R,先利用ED:DF=3:2计算出DF= 2R=R,则OD=R,再在Rt△O′OD中利用勾股定理计算出O′=R,则OC=O′O=R,然后在Rt△AOC中根据勾股定理可计算出AC=R,再利用垂径定理可得AB=2AC=R.
【解答】解:如图,作O点关于AB的对称点O′,则点O′为弧ADB所在圆的圆心,
连结O′D,则O′D⊥EF,O′D=R,
∵ED:DF=3:2,
∴DF= 2R=R,
∴OD=R,
在Rt△O′OD中,OO′==R,
∴OC=O′O=R,
在Rt△AOC,AC==R,
∵OC⊥AB,
∴AC=BC,
∴AB=2AC=R.
即折痕长为R.
故答案为R.
【点评】本题考查了切线的性质:圆的切线垂直于经过切点的半径.运用切线的性质来进行计算或论证,常通过作辅助线连接圆心和切点,利用垂直构造直角三角形解决有关问题.也考查了垂径定理.
9.如图,将⊙O的劣弧沿AB翻折,D为优弧上一点,连接AD,交于点C,连接BC、BD;若BC=5,则BD= 5 .
【分析】根据圆周角定理、翻转变换的性质得到∠ADB=∠BCD,根据等腰三角形的判定定理解答.
【解答】解:由翻转变换的性质可知,∠ADB所对的弧是劣弧,
∠CAB所对的弧是劣弧,∠CBA所对的弧是劣弧,
∴∠ADB=∠CAB+∠CBA,
由三角形的外角的性质可知,∠BCD=∠CAB+∠CBA,
∴∠ADB=∠BCD,
∴BD=BC=5,
故答案为:5.
【点评】本题考查的是翻转变换的性质、圆周角定理的应用,掌握翻转变换是一种对称变换,折叠前后图形的形状和大小不变,位置变化,对应边和对应角相等是解题的关键.
10.如图,将弧BC沿弦BC折叠交直径AB于点D,若AD=4,DB=8,则BC的长是 2 .
【分析】根据折叠的性质可得=,再根据在同圆或等圆中,等弧所对的圆周角相等可得∠BAC=∠BCD+∠CBD,根据三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和可得∠ADC=∠BCD+∠CBD,从而得到∠BAC=∠ADC,根据等角对等边可得AC=CD,过点C作CE⊥AD于E,根据等腰三角形三线合一的性质可得AE=DE=AD,然后利用△ACE和△CBE相似,根据相似三角形对应边成比例列式求出CE,在Rt△BCE中,利用勾股定理列式计算即可得解.
【解答】解:∵弧BC沿弦BC折叠交直径AB于点D,
∴=,
∴∠BAC=∠BCD+∠CBD,
在△BCD中,∠ADC=∠BCD+∠CBD,
∴∠BAC=∠ADC,
∴AC=CD,
过点C作CE⊥AD于E,
则AE=DE=AD=×4=2,
∴BE=BD+DE=8+2=10,
∵AB是直径,
∴∠ACB=90°,
∴∠ACE+∠BCE=∠ACB=90°,
∵∠ACE+∠CAE=180°﹣90°=90°,
∴∠CAE=∠BCE,
又∵∠AEC=∠BEC=90°,
∴△ACE∽△CBE,
∴=,
∴CE===2,
在Rt△BCE中,BC====2.
故答案为:2.
【点评】本题考查了翻折变换的性质,勾股定理的应用,相似三角形的判定与性质,等腰三角形三线合一的性质,三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和的性质,作辅助线构造出等腰三角形和直角三角形是解题的关键,难点在于求出AC=CD.
11.已知:如图,在半径为8的⊙O中,AB为直径,以弦AC(非直径)为对称轴将折叠后与AB相交于点D,如果AD=3DB,那么AC的长为 4 .
【分析】根据翻折变换的性质和圆周角定理可得∠ABC=∠ACD+∠CAD,根据三角形的外角的性质可得∠BDC=∠ACD+∠CAD,从而得到∠ABC=∠BDC,根据等角对等边可得BC=CD,过点C作CE⊥BD于E,根据等腰三角形三线合一的性质可得BE=DE=BD,然后利用△ACE和△CBE相似,根据相似三角形对应边成比例列式求出CE,在Rt△BCE中,利用勾股定理列式计算即可.
【解答】解:连接CD、CB,作CE⊥AB于E,
∵弧AC沿弦AC折叠交直径AB于点D,
∴∠ABC=∠ACD+∠CAD,
在△BCD中,∠BDC=∠ACD+∠CAD,
∴∠ABC=∠BDC,
∴BC=CD,又CE⊥AB,
∴BE=DE=BD,
∵AD=3DB,AD+BD=16,
∴BD=4,AD=12,
∴AE=AD+DE=12+2=14,
∵AB是直径,
∴∠ACB=90°,
∴∠ACE+∠CAD=∠ACB=90°,
∵∠ACE+∠BCE=90°,
∴∠CAD=∠BCE,
又∵∠AEC=∠BEC=90°,
∴△ACE∽△CBE,
∴=,
∴CE=2,
∴AC==4,
故答案为:4.
【点评】本题考查了翻折变换的性质,勾股定理的应用,相似三角形的判定与性质,等腰三角形三线合一的性质,三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和的性质,作辅助线构造出等腰三角形和直角三角形是解题的关键.
12.如图,AB是半圆O的直径,将半圆沿弦BC折叠,折叠后的圆弧与AB交于点D,再将弧BD沿AB对折后交弦BC于E,若E恰好是BC的中点,则BC:AB= .
【分析】过D点作BC的垂线,垂足为M,延长DM交于D′,连接CD、DE、BD′,过点C作CF⊥AB于点F,由圆周角定理得出,得出AC=CD=DE,证出CM=EM,延长CM=BC,证出DM∥AC,∴AD=AB,设∠ABC=α,则∠ACF=α,得出AD=2AF,由三角函数得出AD=2AB sin2α,因此AB=2AB sin2α,求出sinα=,由勾股定理和三角函数得出cosα==,即可得出结果.
【解答】解:过D点作BC的垂线,垂足为M,延长DM交于D′,连接CD、DE、BD′,过点C作CF⊥AB于点F,如图所示:
由等圆中圆周角相等所对的弧相等得:,
∴AC=CD=DE,
∴CM=EM,
∵E是BC的中点,
∴CM=BC,
∵AB是半圆O的直径,
∴AC⊥BC,
∵DM⊥BC,
∴DM∥AC,
∴AD=AB,
设∠ABC=α,则∠ACF=α,
∵AC=CD,
∴AD=2AF,
∵AF=AC sinα,AC=AB sinα,
∴AD=2AB sin2α,
∴AB=2AB sin2α,
∴sinα=,即=,
∴AB=2AC,BC==AC,
∴cosα===,
∴BC:AB=;
故答案为:.
【点评】本题考查了翻折变换的性质、圆周角定理、勾股定理、三角函数等知识;熟练掌握圆周角定理,求出cosα是解决问题的关键.
13.如图,已知⊙O中,点C在优弧AB上,将弧BC沿BC折叠后刚好经过AB的中点D,若BC=,AB=4,则⊙O的半径为 .
【分析】连接OD、AC、DC、OB、OC,作CE⊥AB于E,OF⊥CE于F,首先证明AC=CD,推出AE=DE=1,再证明四边形OFED是正方形即可解决问题.
【解答】解:连接OD、AC、DC、OB、OC,作CE⊥AB于E,OF⊥CE于F,如图,
∵D为AB的中点,
∴OD⊥AB,
∴AD=BD=AB=2,
沿BC折叠后刚好经过AB的中点D.
∴弧AC和弧CD所在的圆为等圆,
∴=,
∴AC=DC,
∴AE=DE=1,
∴BE=3,EC==3,
∴EC=EB,
∴∠ECB=∠EBC=45°,
∵OC=OB,
∴∠OCB=∠OBC,
∴∠OCE=∠OBD,
∵∠OFC=∠ODB=90°,OC=OB,
∴△OCF≌△OBD(AAS),
∴OF=OD,可得四边形ODEF为正方形,
∴OF=EF=1,
在Rt△OBD中,OB==.
【点评】本题考查了折叠的性质:折叠是一种对称变换,它属于轴对称,折叠前后图形的形状和大小不变,位置变化,对应边和对应角相等.也考查了圆周角定理和垂径定理.
14.以半圆的一条弦BC(非直径)为对称轴将弧BC折叠后与直径AB交于点D,若tanB=,且AD=4,则AB= 10 .
【分析】作线段AB关于直线BC的对称线段BA′,交⊙O于D′,连接AC、CA′,设AC=a,BC=2a,则AB=a,由A′C A′A=A′D′ A′B,列出方程解决.
【解答】解:作线段AB关于直线BC的对称线段BA′,交⊙O于D′,连接AC、CA′.
∵AB是直径,
∴∠ACB=∠BCA′=90°,
∴A、C、A′共线,
根据对称性可知:AD=A′D=4,
∵tan∠ABC==,设AC=a,BC=2a,则AB=a,
由A′C A′A=A′D′ A′B,
∴a 2a=4a,
∴a=2.
AB==10.
故答案为10.
【点评】本题考查翻折变换、相交弦定理,解题的关键是作线段AB关于直线BC的对称线段BA′,转化为相交弦定理解决问题.
15.如图,已知半圆O的直径AB=4,沿它的一条弦折叠.若折叠后的圆弧与直径AB相切于点D,且AD:DB=3:1,则折痕EF的长 .
【分析】设折叠后的圆弧所对圆心为O′,连接O′O、O′D、OE,O′O与EF交于点M,根据相交圆的性质就可以得出O′O与EF互相垂直平分,由勾股定理就可以求出OO′和EM的值,从而得出结论.
【解答】解:设折叠后的圆弧所对圆心为O′,连接O′O、O′D、OE,O′O与EF交于点M,
∴O′O与EF互相垂直平分.
∴OM=OO′,EF=2EM.
∵AB=4,
∴OA=OB=OE=2.
∵AD:DB=3:1,
∴DB=AB=1,
∴OD=1
∴O′O===,
∴OM=
∴EM===
∴EF=2EM=,即折痕EF的长为.
故答案为:.
【点评】本题考查了翻折的性质的运用,相交圆的性质的运用,勾股定理的运用,垂直平分线的性质的运用,解答时求出根据相交圆的性质求解是关键.
16.如图,扇形OAB的半径为4,∠AOB=90°,P是半径OB上一动点,Q是弧AB上的一动点.
(1)当P是OB中点,且PQ∥OA时(如图1),弧AQ的长为 π ;
(2)将扇形OAB沿PQ对折,使折叠后的弧QB′恰好与半径OA相切于C点(如图2).若OP=3,则O到折痕PQ的距离为 .
【分析】(1)要想求弧长,就得求所对的圆心角的度数,所以要连接OQ,构成圆心角,利用直角三角形直角边是斜边的一半,则这条直角边所对的锐角为30°求出∠1=30°,再利用平行线截得内错角相等得出∠2的度数,代入弧长公式计算即可.
(2)先找点O关于PQ的对称点O′,连接OO′、O′B、O′C、O′P,证明四边形OCO′B是矩形,由勾股定理求O′B,从而求出OO′的长,则OM=OO′=.
【解答】解:(1)如图1,连接OQ,
∵扇形OAB的半径为4且P是OB中点,
∴OP=2,OQ=4,
∵PQ∥OA,
∴∠BPQ=∠AOB=90°,
∴∠1=30°,
∴∠2=∠1=30°,
由弧AQ的长==π,
故答案为:π;
(2)如图2,找点O关于PQ的对称点O′,连接OO′、O′B、O′C、O′P,
则OM=O′M,OO′⊥PQ,O′P=OP=3,点O′是所在圆的圆心,
∴O′C=OB=4,
∵折叠后的弧QB′恰好与半径OA相切于C点,
∴O′C⊥AO,
∴O′C∥OB,
∴四边形OCO′B是矩形,
在Rt△O′BP中,O′B==2,
在Rt△OBO′中,OO′==2,
∴OM=OO′=×2=,
即O到折痕PQ的距离为,
故答案为:.
【点评】本题考查了折叠问题和圆的切线的性质、矩形的性质和判定,熟练掌握弧长公式l=(n为圆心角度数,R为圆半径),明确过圆的切线垂直于过切点的半径,这是常考的性质;对称点的连线被对称轴垂直平分.
三.解答题(共9小题)
17.如图,将弧沿着弦AB翻折,C为翻折后的弧上任意一点,延长AC交圆于D,连接BC.
(1)求证:BC=BD;
(2)若AC=1,CD=4,弧=120°,求弦AB的长和圆的半径.
【分析】(1)作点C关于AB的对称点C′,连接AC′,BC′.利用翻折不变性,以及圆周角定理即可解决问题;
(2)连接OA,OB,作OM⊥AB于M,AH⊥BC交BC的延长线于H.解直角三角形求出AB,OA即可;
【解答】(1)证明:作点C关于AB的对称点C′,连接AC′,BC′.
由翻折不变性可知:BC=BC′,∠CAB=∠BAC′,
∴=,
∴BD=BC′,
∴BC=BD.
(2)解:连接OA,OB,作OM⊥AB于M,AH⊥BC交BC的延长线于H.
∵弧=120°,
∴∠D=×120°=60°,
∴∠AOB=∠ACB=2∠D=120°,
∵BC=BD,
∴△BCD是等边三角形,
∴BC=DC=4,
在Rt△ACH中,∵∠H=90°,∠ACH=60°,AC=1,
∴CH=,AH=,
∴AB===,
∵OM⊥AB,
∴AM=BM=,
在Rt△AOM中,∵∠OAM=30°,∠AMO=90°,
∴OA==
【点评】本题考查圆心角、弧、弦之间的关系,垂径定理,勾股定理,翻折变换,等边三角形的判定和性质,解直角三角形等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造直角三角形解决问题.
18.如图1和图2,AB是⊙O的直径,AB=10,C是⊙O上的一点,将沿弦BC翻折,交AB于点D.
(1)若点D与圆心O重合,直接写出∠B的度数;
(2)设CD交⊙O于点E,若CE平分∠ACB,
①求证:△BDE是等腰三角形;
②求△BDE的面积;
(3)将图1中的沿直径AB翻折,得到图2,若点F恰好是翻折后的的中点,直接写出∠B的度数.
【分析】(1)如图所示:将⊙O沿BC翻折得到⊙O′,则⊙O与⊙O′为等圆,然后证明==,则可得到的弧度,从而可求得∠B的度数;
(2)①将⊙O沿BC翻折得到⊙O′,则⊙O与⊙O′为等圆,在⊙O′上取点E′,连接CE′,BE′.由等弧所对的圆周角相等可得到∠CEB=∠E′,依据圆内接四边形的性质可得到E′=∠BDE,故此可证明∠CEB=∠BDE;②连接OE.先证明∠BOE为直角,依据勾股定理可求得BE的长,从而得到BD的长,最后依据△DBE的面积=BD OE求解即可;
(3)将⊙O沿BC翻折得到⊙O′,将⊙O′沿BD翻折得到⊙O″,则⊙O、⊙O′、⊙O″为等圆.依据在同圆或等圆中相等的圆周角所对的弧相等可证明===,从而可得到弧AC的度数,由弧AC的度数可求得∠B的度数.
【解答】解:(1)如图所示:将⊙O沿BC翻折得到⊙O′,则⊙O与⊙O′为等圆.
∵与所对的角均为∠CBA,⊙O与⊙O′为等圆,
∴=.
又∵CD=BC,
∴=.
又∵=,
∴=,
∴∠ADC=×180°=60°.
∴∠B=30°.
(2)①将⊙O沿BC翻折得到⊙O′,则⊙O与⊙O′为等圆,在⊙O′上取点E′,连接CE′,BE′.
由翻折的性质可知:=,
∴∠CEB=∠E′.
∵四边形CDBE′是圆内接四边形,
∴∠E′=∠BDE.
∴∠CEB=∠BDE.
∴BE=BD.
∴△BDE为等腰三角形.
②如图2所示:连接OE.
∵AB是⊙O的直径,
∴∠ACB=90°.
∵CE是∠ACB的角平分线,
∴∠BCE=45°.
∴∠BOE=90°.
在Rt△OBE中,BE==5.
∴BD=5.
∴△DBE的面积=BD OE=×5×5=.
(3)将⊙O沿BC翻折得到⊙O′,将⊙O′沿BD翻折得到⊙O″,则⊙O、⊙O′、⊙O″为等圆.
∵⊙O与⊙O′为等圆,劣弧AC与劣弧CD所对的角均为∠ABC,
∴=.
同理:=.
又∵F是劣弧BD的中点,
∴=.
∴===.
∴弧AC的度数=180°÷4=45°.
∴∠B=×45°=22.5°.
【点评】本题主要考查的是圆的综合应用,解答本题主要应用了翻折的性质、弧、弦、圆周角之间的关系、圆内接四边形的性质,等腰三角形的判定,找出图形中的等弧是解题的关键.
19.如图1,AB是⊙O的直径,AB=10,C是⊙O上的一点,将弧BC沿弦BC翻折,交AB于点D,连接CD并延长,交⊙O于点E,连接BE.
(1)当AD=2时,BE的长是 8 .
(2)当点D位于线段OA上时(不与点A重合),设∠ABC=a,则a的取值范围是 0<a≤30° .
(3)当∠ABC=15°时,点D和点O的距离是 5﹣5 .
(4)如图2,设所在圆的圆心是O′,当BE与⊙O相切时,求BE的长.
【分析】(1)由折叠的性质以及圆周角定理的推理可知,从而可知AC=DC,根据等腰三角形的性质可知:∠CAD=∠CDA,然后再证明∠BDE=∠BED,可推出BE=BD,最后根据BE=AB﹣AD求解即可;
(2)当点D与点A重合时,点C与点A重合,此时,∠ABC=a=0°;当点D与点O重合时,可证得△AOC为等边三角形,从而可知∠ABC=30°,进而可确定出a的取值范围;
(3)如图2所示:过点C作CF⊥AB,垂足为F,连接OC,先征得∠COF=30°,在Rt△CFO中,根据特殊锐角三角函数值,可求得OF=,然后根据等腰三角形三线合一可知AF=DF,从而可求得AD的长,最后根据DO=OA﹣AD求解即可.
(4)如图3,作⊙O'的直径BF,连接FD、OE.由切线的性质可知∠FBD+∠DBE=90°,根据直径所对的圆周角等于90度可知:∠FDB=90°,从而可证得∠DBE=∠DFB,根据同弧所对的圆周角相等可知:∠DFB=∠DCB,∠DBE=∠ACE,从而可得到∠DBE=∠DFB=∠DCB=∠ACE=45°,进而可证明△OBE为等腰直角三角形,然后可求得BE的长.
【解答】解:(1)∵∠ABC=∠DBC,
∴.
∴AC=DC.
∴∠CAD=∠CDA
∵∠CAD=∠DEB,∠CDA=∠BDE,
∴∠BDE=∠BED.
∴BE=BD.
∴BE=AB﹣AD=10﹣2=8;
(2)当点D与点A重合时,点C与点A重合,此时,∠ABC=a=0°,
如图1,当点D与点O重合时.则DC=DA.
由(1)可知:AC=DC,
又∵DC=AD,
∴AC=DC=AD.
∴∠ADC=60°.
∴∠ABC=30°.
∴0°<α≤30°
(3)如图2所示:过点C作CF⊥AB,垂足为F,连接OC.
∵∠ABC=15°,
∴∠COF=30°.
在Rt△CFO中,cos∠COF=,
∴OF=.
∵AC=DC,CF⊥AD,
∴AF=DF.
∴AD=2AF=2(OA﹣OF)=2(5﹣)=10﹣5.
∴OD=OA﹣AD=5﹣(10﹣5)=5﹣5;
(4)如图3,作⊙O'的直径BF,连接FD、OE.
∵BE与⊙O'相切,
∴BE⊥BF.
∴∠FBD+DBE=90°.
∵BF是⊙O'的直径,
∴∠FDB=90°.
∴∠FBD+∠DFB=90°.
∴∠DBE=∠DFB.
∵∠DFB=∠DCB,∠DBE=∠ACE,
∴∠DBE=∠DFB=∠DCB=∠ACE.
∵∠ACB=90°,
∴∠DBE=∠DFB=∠DCB=∠ACE=45°.
∵OB=OE,∠ABE=45°,
∴∠OEB=45°.
∴∠BOE=90°.
在Rt△OBE中,BE==5.
【点评】本题主要考查的是圆的综合应用,解答本题主要应用了圆周角定理以及圆周角定理的推理、等腰三角形的性质和判断、特殊锐角三角函数,以及等边三角形的性质和判定,证得△ACD为等腰三角形和△OBE为等腰直角三角形是解答本题的关键.
20.如图1,将长为10的线段OA绕点O旋转90°得到OB,点A的运动轨迹为,P是半径OB上一动点,Q是上的一动点,连接PQ.
(1)当∠POQ= 90 度时,PQ有最大值,最大值为 10 .
(2)如图2,若P是OB中点,且QP⊥OB于点P,求的长;
(3)如图3,将扇形AOB沿折痕AP折叠,使点B的对应点B′恰好落在OA的延长线上,求阴影部分面积.
(4)如图4,将扇形OAB沿PQ折叠,使折叠后的弧QB′恰好与半径OA相切,切点为C,若OP=6,求点O到折痕PQ的距离.
【分析】(1)先判断出当PQ取最大时,点Q与点A重合,点P与点B重合,即可得出结论;
(2)先判断出∠POQ=60°,最后用弧长用弧长公式即可得出结论;
(3)先在Rt△B'OP中,OP2+=(10﹣OP)2,解得OP=10﹣10,最后用面积的和差即可得出结论.
(4)先找点O关于PQ的对称点O′,连接OO′、O′B、O′C、O′P,证明四边形OCO′B是矩形,由勾股定理求O′B,从而求出OO′的长,进而得出OM.
【解答】解:(1)∵P是半径OB上一动点,Q是上的一动点,
∴当PQ取最大时,点Q与点A重合,点P与点B重合,
此时,∠POQ=90°,PQ=,
故答案为:90,10;
(2)如图2,连接OQ,
∵点P是OB的中点,
∴OP=OB=OQ.
∵QP⊥OB,
∴∠OPQ=90°
在Rt△OPQ中,cos∠QOP=,
∴∠QOP=60°,
∴=;
(3)由折叠的性质可得,BP=B'P,AB'=AB=10,
在Rt△B'OP中,OP2+=(10﹣OP)2
解得OP=10,
S阴影=S扇形AOB﹣2S△AOP=.
(4)找点O关于PQ的对称点O′,连接OO′、O′B、O′C、O′P,如图4,
则OM=O′M,OO′⊥PQ,O′P=OP=6,点O′是所在圆的圆心,
∴O′C=OB=10,
∵折叠后的弧QB′恰好与半径OA相切于C点,
∴O′C⊥AO,
∴O′C∥OB,
∴四边形OCO′B是矩形,
在Rt△O′BP中,O′B=,
在Rt△OBO′,OO′=,
∴OM=OO′=×2=,
即O到折痕PQ的距离为,
【点评】此题是圆的综合题,主要考查了圆的性质,弧长公式,扇形的面积公式,熟记公式是解本题的关键.
21.如图,AB为⊙O的直径,点C为⊙O上一点,将弧BC沿直线BC翻折,使弧BC的中点D恰好与圆心O重合,连接OC,CD,BD,过点C的切线与线段BA的延长线交于点P,连接AD,在PB的另一侧作∠MPB=∠ADC.
(1)判断PM与⊙O的位置关系,并说明理由;
(2)若PC=,求四边形OCDB的面积.
【分析】(1)连接DO并延长交PM于E,如图,利用折叠的性质得OC=DC,BO=BD,则可判断四边形OBDC为菱形,所以OD⊥BC,△OCD和△OBD都是等边三角形,从而计算出∠COP=∠EOP=60°,接着证明PM∥BC得到OE⊥PM,所以OE=OP,根据切线的性质得到OC⊥PC,则OC=OP,从而可判定PM是⊙O的切线;
(2)先在Rt△OPC中计算出OC=1,然后根据等边三角形的面积公式计算四边形OCDB的面积.
【解答】解:(1)PM与⊙O相切.
理由如下:
连接DO并延长交PM于E,如图,
∵弧BC沿直线BC翻折,使弧BC的中点D恰好与圆心O重合,
∴OC=DC,BO=BD,
∴OC=DC=BO=BD,
∴四边形OBDC为菱形,
∴OD⊥BC,
∴△OCD和△OBD都是等边三角形,
∴∠COD=∠BOD=60°,
∴∠COP=∠EOP=60°,
∵∠MPB=∠ADC,
而∠ADC=∠ABC,
∴∠ABC=∠MPB,
∴PM∥BC,
∴OE⊥PM,
∴OE=OP,
∵PC为⊙O的切线,
∴OC⊥PC,
∴OC=OP,
∴OE=OC,
而OE⊥PM,
∴PM是⊙O的切线;
(2)在Rt△OPC中,OC=PC=×=1,
∴四边形OCDB的面积=2S△OCD=2××12=.
【点评】本题考查了切线的性质:圆的切线垂直于经过切点的半径.若出现圆的切线,必连过切点的半径,构造定理图,得出垂直关系.也考查了直线与圆的关系、圆周角定理和折叠的性质.
22.如图,AB为⊙O的直径,点C是⊙O上一点,CD是⊙O的切线,∠CDB=90°,BD交⊙O于点E.
(1)求证:=.
(2)若AE=12,BC=10.
①求AB的长;
②如图2,将沿弦BC折叠,交AB于点F,则AF的长为 9
【分析】(1)由切线的性质得出∠OCD=90°,进而判断出CD∥AE,即可得出结论;
(2)①先判断出四边形CMED是矩形,进而求出CD=6,再根据勾股定理求出BD=8,最用三角函数即可得出结论;
②先判断出BE=BF,再利用勾股定理求出BE,即可得出结论.
【解答】解:(1)如图1,连接OC交AE于M,
∵DC与⊙C相切于点C,
∴OC⊥DC,即:∠OCD=90°,
∵AB是⊙O的直径,
∴∠AEB=90°,
∵∠CDB=90°,
∴CD∥AE,
∴OC⊥AE,
∴;
(2)①由(1)知,∠D=∠OCD=∠DEM=∠EMC=90°,
∴四边形CMED是矩形,
∴CD=ME=AM=AE=6,
在Rt△BCD中,根据勾股定理得,BD==8,
∴cos∠DBC=,
∵∠CAM=∠DBC,
∴cos∠CAM==,
∴AC=,
在Rt△ABC中,根据勾股定理得,AB=;
②如图2,在Rt△ABE中,根据勾股定理得,BE==
连接EF,
∵,
∴∠ABC=∠DBC,
由折叠知,BF=BE,
∴AF=AB﹣BF=﹣=9,
故答案为:9.
【点评】此题是圆的综合题,主要考查了切线的性质,矩形的判定和性质,折叠的性质,平行线的判定和性质,勾股定理,锐角三角函数,求出AC是解本题的关键.
23.已知半圆O的直径AB=4,沿它的一条弦折叠.
(1)如图,若折叠后的圆弧与直径AB相切于点D,且AD:DB=3:1,求折痕EF的长;
(2)在使折叠后的圆弧与直径AB相切的过程中,请直接写出折痕EF的最大值和最小值.
【分析】(1)设折叠后的圆弧所在的圆心为O1,连接O1O,O1D,OE,设O1O交EF于点H,由折叠的轴对称性可知:EF垂直平分O1O,再证明OA=OB=OE=2,根据AD:DB=3:1,可知BD=1,OD=1,由勾股定理可知:O1O=,从而可知OH=,EH=,根据EF=2EH即可求得问题的答案;
(2)先根据题意画出图形,再求得最大值和最小值即可.
【解答】解:(1)如图1﹣1,设折叠后的圆弧所在的圆心为O1,连接O1O,O1D,OE,设O1O交EF于点H.
由折叠的轴对称性可知:EF是对称轴,
∴EF垂直平分O1O.
又∵EF是⊙O的弦,
∴010与EF相互垂直平分.
∵AB=4,
∴OA=OB=OE=2.
∵AD:DB=3:1,
∴BD=1,OD=1.
∴O1O═=.
∴OH=.
∴EH==.
∴EF=2EH=.
(2)如图1﹣2,折痕EF的有最小值,最小值==2.
如图1﹣3,折痕EF的有最大值,最大值为2.
【点评】本题主要考查的是切线的性质、折叠的性质、勾股定理的应用,利用切线的性质画出EF存在最大值和最小值时的图形时解题的关键.
24.如图,⊙O的半径为2,弧AB等于120°,E是劣弧AB的中点.
(1)如图①,试说明:点O、E关于AB对称(即AB垂直平分OE.);
(2)把劣弧AB沿直线AB折叠(如图②)⊙O的动弦CD始终与折叠后的弧AB相切,求CD的长度的变化范围.
【分析】(1)利用垂径定理得出OE⊥AB,且AC=BC,∠AOE=∠BOE=∠AOB,进而得出△AOE是等边三角形,再利用三线合一求出即可;
(2)利用当弦CD过圆心O时最长,即是直径,CD=4,再利用当弦CD过A或B与折叠后的弧相切时最短分别求出即可.
【解答】(1)证明:连接OA,OB,AE,BE,OE,且AB与OE交于点C.
∵E是劣弧AB的中点,∴OE⊥AB,且AC=BC(垂径定理),
∠AOE=∠BOE=∠AOB.
∵=120°,∴∠AOB=120,∠AOE=∠BOE=60°.
∵AO=OE,∴△AOE是等边三角形.
∴OC=EC(等腰三角形“三线合一”)
∴AB垂直平分OE.
因此,点O,E关于AB对称.
(2)解:当弦CD过圆心O时最长,即是直径,CD=4;
当弦CD过A或B与折叠后的弧相切时最短.这时CD与AE垂直(假设C与点A重合).
连接DE,则DE过圆心O(直角所对的弦是直径),
∵∠AED=60度(在证对称时已证),
AE=AO=2,ED=4,所以,AD==2.
CD的长度变化范围是:.
【点评】此题主要考查了翻折变换的性质以及垂径定理的推论和勾股定理,利用分类讨论思想得出CD最大和最小是解题关键.
25.如图1,半圆的直径AB长为6,点C在AB上,以BC为一边向半圆内部作一正方形BCDE,连接AD并延长交半圆于F点,连接BF.设BC的长为x(0<x<3),AF的长为y,
(1)求y与x的函数关系式;
(2)当x=2时,
①求BF的长;
②如图2,若将弧AF沿直线AF翻折与直径AB交于点G,试求AG的长.
【分析】(1)求y与x的函数关系式,可以通过证明△AFB∽△ACD,由相似比得出;
(2)①代入法求BF的长;
②求AG的长,将直径AB沿直线AF翻折过去,用面积法求得高B′H,再证明△AOI∽△AB′H得出.
【解答】解:(1)∵AB长为6,BC的长为x
∴AC=6﹣x
∵∠A=∠A,∠AFB=∠ACD
∴△AFB∽△ACD
∴AF:AB=AC:AD
∴
(2)①将x=2代入(1)得y=,所以BF==
②△ABF的面积=×÷2=7.2
设AG=x,AG=AG′,BF=B′F,AB′ B′G′=B′F BB′,AG=.
【点评】本题将函数与图形有机结合,考查了相似三角形的性质,圆的有关知识,翻折变换(折叠问题)的综合运用.