如图,半径为4的中,弦AB的长度为
,点C是劣弧
上的一个动点,点D是弦AC的中点,点E是弦BC的中点,连接DE,OD,OE.
(1)求的度数;
(2)当点C沿着劣弧从点A开始,逆时针运动到点B时,求
的外心P所经过的路径的长度;
(3)分别记的面积为
,当
时,求弦AC的长度.
(1);(2)
;(3)
或
.
【解析】
(1)过O作OH⊥AB于H,由垂径定理可知AH的长,然后通过三角函数即可得到,从而可得到
的度数;
(2)连接OC,取OC的中点G,连接DG、EG,可得到O、D、C、E四点共圆,G为△ODE的外心,然后用弧长公式即可算出外心P所经过的路径的长度;
(3)作CN∥AB交圆O于N,作CF⊥AB交AB于F,交DE于P,作OM⊥CN交CN于M,交DE于Q,交AB于H,连接OC,分别表示出,
的面积为
,
,由
可算出
,然后可利用勾股定理求出结果.
【详解】
解:(1)如图,过O作OH⊥AB于H,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴;
(2)如图,连接OC,取OC的中点G,连接DG、EG,
∵D是弦AC的中点,点E是弦BC的中点,,
∴OD⊥AC,OE⊥BC,即∠ODC=∠OEC=90°,
∴,
∴O、D、C、E四点共圆,G为△ODE的外心,
∴G在以O为圆心,2为半径的圆上运动,
∵,
∴运动路径长为;
(3)当点C靠近A点时,如图,作CN∥AB交圆O于N,作CF⊥AB交AB于F,交DE于P,作OM⊥CN交CN于M,交DE于Q,交AB于H,连接OC,
∵D是弦AC的中点,点E是弦BC的中点,
∴,
∵,
,
∴OH=2,
设,
,由题可知
,
,
∴,
,
∴
∵,
∴,即
,
解得,
∴,即
,
由于,∴
,
又∵,
∴,
同理当点C靠近B点时,可知,
综上所述,或
.
【点睛】
本题是圆的综合问题,题目相对较难,属于中考压轴题类型,理解题意并能准确画出辅助线是解题的关键.
圆的定义:
在同一平面内,到定点的距离等于定长的点的集合叫做圆。这个定点叫做圆的圆心。图形一周的长度,就是圆的周长。
弧:
圆上任意两点间的部分叫做圆弧,简称弧。
弧用符号“⌒”表示以A,B为端点的弧记作“”,读作“圆弧AB”或“弧AB”。
优弧:大于半圆的弧(多用三个字母表示);
劣弧:小于半圆的弧(多用两个字母表示)
圆的任意一条直径的两个端点分圆成两条弧,每一条弧都叫做半圆。
弧、弦、弦心距、圆心角之间的关系定理:在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦相等,所对的弦的弦心距相等。
推论:在同圆或等圆中,如果两个圆的圆心角、两条弧、两条弦或两条弦的弦心距中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量都分别相等。
圆心角:
顶点在圆心的角叫做圆心角。
圆周角:
顶点在圆上,并且两边都和圆相交的角叫做圆周角。
圆周角的顶点在圆上,它的两边为圆的两条弦。
圆心角特征识别:
①顶点是圆心;
②两条边都与圆周相交。
计算公式:
①L(弧长)=n/180Xπr(n为圆心角度数,以下同);
②S(扇形面积) = n/360Xπr2;
③扇形圆心角n=(180L)/(πr)(度)。
④K=2Rsin(n/2) K=弦长;n=弦所对的圆心角,以度计。
圆心角定理:
圆心角的度数等于它所对的弧的度数。
理解:(定义)
(1)等弧对等圆心角
(2)把顶点在圆心的周角等分成360份时,每一份的圆心角是1°的角.
(3)因为在同圆中相等的圆心角所对的弧相等,所以整个圆也被等分成360份,这时,把每一份这样得到的弧叫做1°的弧.
(4)圆心角的度数和它们对的弧的度数相等.
推论:
在同圆或等圆中,如果(1)两个圆心角,(2)两条弧,(3)两条弦(4)两条弦上的弦心距中,有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量都分别相等
与圆周角关系:
在同圆或等圆中,同弧或同弦所对的圆周角等于二分之一的圆心角。
定理证明:分三种情况讨论,始终做直径COD,利用等腰三角形等腰底角相等,外角等于两内角之和来证明。
圆周角定理推论:
圆周角定理:在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角都等于这条弧所对的圆心角的一半。
①圆周角度数定理:圆周角的度数等于它所对的弧的度数的一半。
②同圆或等圆中,圆周角等于它所对的弧上的圆心角的一半。
③同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角相等,相等圆周角所对的弧也相等。(不在同圆或等圆中其实也相等的。注:仅限这一条。)
④半圆(或直径)所对圆周角是直角,90°的圆周角所对的弦是直径。
⑤圆的内接四边形的对角互补,并且任何一个外角都等于它的内对角。
⑥在同圆或等圆中,圆周角相等<=>弧相等<=>弦相等。
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