本题导读

(1) 只需证 :由 得 ,由弦切角定理得 ,又 、、 共线、、、 共线,可把角搬到 里;(2) 证 为 中点后得 ,再由 得 。

📌【题干】

Question

(2014年辽宁卷(文)) (选修 4-1:几何证明选讲)如图, 交圆于 , 两点, 切圆于 , 为 上一点且 ,连接 并延长交圆于点 ,作弦 垂直 ,垂足为 .

(1) 求证: 为圆的直径;

(2) 若 ,求证:.

🔍【思路分析】

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(1) 证圆心在 上,等价于证 ;(2) 先由 是直径且 得 平分 ,再找直角三角形全等。

✅【答案】

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(1) 证明见解析;(2) 证明见解析

✍【详细解析】

Abstract

(1) 由 知 是等腰三角形,故 。 因为 ,, 共线,所以射线 与射线 方向相反;又 ,, 共线且 在线段 上,所以射线 与射线 方向相反。于是 。 又 切圆于点 ,由弦切角定理 。 因为射线 与射线 同向,所以 ,从而 。 因为 于点 ,且 ,, 共线、,, 共线,所以 ,即 是直角三角形,从而 。 又 在线段 上,故射线 与射线 同向, 即为射线 与射线 的夹角,即 。 所以 ,结合 得 。 在 中, 。 所以弦 所对的圆周角为直角, 是圆的直径,即 为圆的直径。 (2) 由 (1) 知 是圆的直径,且 。因为 ,, 都在直线 上,所以 于点 ,即 是弦 的垂足。由垂径定理,圆心在直线 上,故 是 的中点。 在 中, 且 为 中点,所以 是 的垂直平分线,从而 。 又已知 ,所以 。 因为 是直径,所以 。 在 与 中,斜边 公共,直角边 ,故 (), 从而 。 又由 知 ,故 。 由圆周角定理的逆定理, 是圆的直径,所以 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:圆的几何证明(弦切角定理与直径的判定)

  2. 核心方法:等角替换与全等三角形

  3. 避坑指南:(1) 用弦切角定理 、等腰 与对顶角把 搬到 ,再在 中用 得 ;(2) 由 平分 得 ,再用 证 。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 圆的几何证明选讲(选修 4-1)。

  2. 结论推广: 弦切角定理:切线与弦所成的角等于该弦所对的圆周角;直径所对的圆周角为直角。

  3. 方法推广: 圆中证明线段相等的通行路径:先转化为角相等(圆周角、弦切角),再找两个三角形证明全等。

🔗【关联脉络】

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