(3)相交.
例2、如图,AB是⊙O的直径,D在AB的延长线上,BD=OB,C在圆上,∠CAB=30°.求证:
DC是⊙O的切线.
分析:
因C在圆上,欲证DC是圆的切线,只需证明OC⊥CD即可,这一步可通过∠OCB+∠BCD=90°得到.
证明:
连结OC、BC.
∵AB是⊙O的直径,∴∠ACB=90°.
又OC=OB,∠CAB=30°,
∴△BCO为等边三角形,即OB=OC=BC.
又BD=OB,∴BD=BC,∴△BDC为等腰三角形,
∴∠BCD=
∠ABC=30°,
∠OCD=∠OCB+∠BCD=60°+30°=90°,
∴DC是⊙O的切线.
例3、如图,AB是⊙O的直径,AD、BC、CD是⊙O的切线,切点分别是A、B、E,DO、AE相交于点F,CO、BE相交于点G.求证:
(1)CO⊥DO;
(2)四边形EFOG是矩形.
分析:
(1)欲证OC⊥OD只需证∠ODC+∠OCD=90°.
根据切线长定理,得∠ODC+∠OCD=
(∠ADC+∠BCD).
再由切线的性质不难得AD//BC,从而∠ADC+∠BCD=180°,
(1)获证.
(2)仍由切线长定理,可证AE⊥DO,BE⊥CO,而∠AEB=90°,
(2)获证.
证明:
(1)∵AB是⊙O的直径,AD、BC是⊙O的切线,
∴AD⊥AB,BC⊥AB,
∴AD//BC,
∴∠ADC+∠BCD=180°.
又∵DC是⊙O的切线,
由切线长定理,得∠ODC=
∠ADC,∠OCD=
∠BCD,
∴∠ODC+∠OCD=
(∠ADC+∠BCD)=90°,
故∠DOC=90°,即OC⊥OD.
(2)∵DA、DE分别切⊙O于点A、E,
∴DA=DE,∴AE⊥DO,
∴∠EFO=90°.
同理BE⊥CO,∠EGO=90°.
又AB是直径,∴∠FEG=90°,
∴四边形EFOG是矩形.
点评:
在有关圆的问题中,切线长定理与切线的性质定理的综合应用往往是证明线段相等、角相等、弧相等、垂直关系的重要依据.
例4、如图,在直角坐标系中,点O′的坐标为(2,0),⊙O′与x轴交于原点O和点A.又B、C、E三点的坐标分别为(-1,0),(0,3),(0,b),且0
(1)求点A的坐标和经过B、C两点的直线的解析式;
(2)当点E在线段OC上移动时,直线BE与⊙O′有哪几种位置关系?
并求出每种位置关系中b的取值范围.
分析:
本例是数形结合类的结论探索型问题.其中第
(1)问不难求解;第
(2)问应先设点E在OC上移动至某处时,恰使直线BE切⊙O′于点M.下面的目标是探求OE之长,即知
.再由0
解:
(1)由题设条件可得A(4,0).
设经过B、C两点的直线的解析式为y=kx+b,将B(-1,0),C(0,3)代入,易求得直线的解析式为y=3x+3.
(2)当点E在线段OC上移动时,直线BE与⊙O′有三种位置关系:
相离、相切、相交.
设当点E在OC上移动至某处时,恰使直线BE切⊙O′于点M,连结O′M.
∵BM切⊙O′于点M,
∴O′M⊥BM且O′M=2.
在Rt△BMO′中,∵BO′=3,O′M=2,
又∵OE⊥OB,O′M⊥BM,∠EBO=∠O′BM,
∴Rt△BEO∽Rt△BO′M
点评:
结论探索型问题是近几年中考的热点题型.解题时,一般充分利用已知条件或图形特征进行猜想和分析,发现规律、获取结论.
例5、如图,⊙O1与⊙O2相交于A、B两点,过点A作⊙O2的切线CF交⊙O1于点C,直线CB交⊙O2于点D,直线DA交⊙O1于E,连结CE.求证:
(1)△CAE是等腰三角形;
(2)DA·DE=CD2-CE2.
证明:
(1)连结AB.
∵CA切⊙O2于点A,
∴∠FAD=∠ABD.
又∵四边形ABCE为⊙O1的内接四边形,
∴∠ABD=∠E,∴∠FAD=∠E.
又∵∠FAD=∠EAC,
∴∠E=∠EAC,
∴CE=CA,即△ACE为等腰三角形.
(2)∵CA切⊙O2于点A,
∴∠CAB=∠D.
又∵∠ACB=∠DCA,
∴△CAB∽△CDA,
∴
,即CA2=CB·CD.①
又∠ABD=∠E(
(1)已证),∠ADB=∠CDE,
∴△ABD∽△CED,
∴
,即DA·DE=DB·DC,②
①+②得:
CA2+DA·DE=CB·CD+BD·CD=CD2,
∴DA·DE=CD2-CA2=CD2-CE2.
点评:
一条公共弦的连结,使弦切角与圆周角、圆内接四边形的外角与内角之间得以沟通,可见“两圆相交、连公共弦”是多么重要.而更多的时候要用到“连心线垂直平分公共弦”这条重要性质的传递作用.
例6、⊙O1与⊙O2外切于点P,一条公切线为AB,A、B为切点.设两圆的半径为r1、r2.求证:
AB2=4r1r2.
证法一:
如图
(1),过两圆的切点P作内公切线PC交AB于点C,连结O1C、O2C及O1P、O2P.
∵AB、CP均为两圆的切线,
∴CA=CP=CB,O1C平分∠ACP,O2C平分∠BCP,
∴∠O1CO2=90°.
又P在两圆连心线O1O2上,
∴O1O2为Rt△O1CO2的斜边,且CP⊥O1O2.
由Rt△O1PC∽Rt△CPO2得CP2=O1P·O2P,
即
,
∴AB2=4r1r2.
证法二:
如图
(2),连结O1A、O2B及O1O2,过O1作O1D⊥O2B于D.
∵AB为两圆的公切线,
∴O1A⊥AB,O2B⊥AB,
∴四边形ABDO1为矩形,∴BD=AO1,O1D=AB.
设⊙O1,⊙O2的半径分别为r1、r2(r2>r1),则
O1O2=r1+r2,O2D=r2-r1.
在Rt△O1DO2中,O1D2=O1O22-O2D2=(r1+r2)2-(r2-r1)2=4r1r2,
即AB2=4r1r2.
点评:
证法
(一)作两圆的内公切线,充分发挥了切线长定理的两个作用(切线长相等、点C与圆心的连线平分两条切线的夹角);证法
(二)是通过平移切线AB,化归为解直角三角形问题来解决,显得简洁、直观,这些都是常用的方法.
例7、已知⊙O1与⊙O2相交于A、B两点,且O2点在⊙O1上.
(1)如图
(1),AD是⊙O2的直径,连结DB,并延长交⊙O1于点C.求证:
O2C⊥AD;
(2)如图
(2),如果AD是⊙O2的一条弦,连结DB并延长交⊙O1于C,那么CO2所在直线是否与AD垂直?
证明你的结论.
证明:
(1)连结AB,则有∠AO2C=∠ABC=180°-∠ABD=90°,
∴CO2⊥AD.
(2)CO2所在直线与AD垂直,理由:
作直径AD1交⊙O2于D1,连结D1B并延长交⊙O1于C1,连结AB.
由第
(1)问可知∠AO2C1=90°,
∴∠AD1B+∠BC1O2=90°.
在⊙O2中,∠AD1B=∠ADB,在⊙O1中,∠BC1O2=∠BCO2,
∴∠ADB+∠BCO2=90°,∴∠DEC=90°,∴CE⊥AD.
点评:
解决此类问题,关键是要找出一般与特殊的关系.在图形变换中,要找出不变量.