2017高考数学首轮考点训练-选考内容含答..
第十三章 选考内容
考纲链接
1.几何证明选讲
(1)理解相似三角形的定义与性质,了解平行截割定理.
(2)会证明和应用以下定理:
①直角三角形射影定理;
②圆周角定理;
③圆的切线判定定理与性质定理;
④相交弦定理;
⑤圆内接四边形的性质定理与判定定理;
⑥切割线定理.
2.坐标系与参数方程
(1)了解坐标系的作用,了解在平面直角坐标系伸缩变换作用下平面图形的变化情况.
(2)了解极坐标的基本概念,会在极坐标系中用极坐标刻画点的位置,能进行极坐标和直角坐标的互化.
(3)能在极坐标系中给出简单图形表示的极坐标方程.
(4)了解参数方程,了解参数的意义.
(5)能选择适当的参数写出直线、圆和椭圆的参数方程.
3.不等式选讲
(1)理解绝对值的几何意义,并了解下列不等式成立的几何意义及取等号的条件:
①|a+b|≤|a|+|b|(a,b∈R);
②|a-b|≤|a-c|+|c-b|(a,b∈R).
(2)会利用绝对值的几何意义求解以下类型的不等式:
|ax+b|≤c; |ax+b|≥c; |x-c|+|x-b|≥a.
(3)通过一些简单问题了解证明不等式的基本方法:比较法、综合法、分析法.
§13.1 几何证明选讲
1.平行线等分线段定理
如果一组平行线在一条直线上截得的线段相等,那么在其他直线上截得的线段____________.
推论1:经过三角形一边的中点与另一边平行的直线必____________.
推论2:经过梯形一腰的中点,且与底边平行的直线____________.
2.平行线分线段成比例定理
三条平行线截两条直线,所得的对应线段________.
推论:平行于三角形一边的直线截其他两边(或两边的延长线)所得的对应线段________.
3.相似三角形的判定定理
判定定理1:对于任意两个三角形,如果一个三角形的两个角与另一个三角形的两个角对应相等,那么这两个三角形相似.简述为:两角对应________,两三角形相似.
判定定理2:对于任意两个三角形,如果一个三角形的两边和另一个三角形的两边对应成比例,并且夹角相等,那么这两个三角形相似.简述为:两边对应成________且夹角________,两三角形相似.
判定定理3:对于任意两个三角形,如果一个三角形的三条边和另一个三角形的三条边对应成比例,那么这两个三角形相似.简述为:三边对应________,两三角形相似.
注意:与一般三角形相比,直角三角形有一个角为直角,三边长满足勾股定理等.这种关系可以使判定两个直角三角形相似的条件得到简化.
4.相似三角形的性质定理
性质定理1:相似三角形对应高的比、对应中线的比和对应角平分线的比都等于____________.
性质定理2:相似三角形周长的比、外接圆的直径比、外接圆的周长比都等于____________.
性质定理3:相似三角形面积的比、外接圆的面积比都等于____________.
5.射影定理
直角三角形斜边上的高是______________________的比例中项;两直角边分别是它们在斜边上射影与斜边的_________________________.
6.圆周角、圆心角和弦切角定理
①圆周角定理:圆上一条弧所对的圆周角等于它所对的____________的一半.
②圆心角定理:圆心角的度数等于它所对______的度数.
推论1:同弧或等弧所对的圆周角________;同圆或等圆中,相等的圆周角所对的弧____________.
推论2:半圆(或直径)所对的圆周角是________;90°的圆周角所对的弦是________.
③弦切角定理:弦切角等于它所夹的弧所对的________.
7.圆内接四边形的性质与判定定理
(1)性质定理:圆的内接四边形的对角____________.
推论:圆内接四边形的外角等于它的__________的对角.
(2)判定定理:如果一个四边形的对角互补,那么这个四边形的四个顶点____________.
推论:如果四边形的一个外角等于它的内角的对角,那么这个四边形的四个顶点____________.
8.圆的切线的性质与判定定理
性质定理:圆的切线垂直于经过切点的________.
推论1:经过圆心且垂直于切线的直线必经过________.
推论2:经过切点且垂直于切线的直线必经过________.
判定定理:经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的________.
9.相交弦定理
圆内的两条相交弦,________________________的积相等.
10.(1)割线定理:从圆外一点引圆的两条割线,这一点到__________________的两条线段长的积相等.
(2)切割线定理:从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是这点到______________________________的比例中项.
(3)切线长定理:从圆外一点引圆的两条切线,它们的切线长________,圆心和这一点的连线平分____________的夹角.且____________切点弦.
自查自纠:
1.也相等 平分第三边 平分另一腰
2.成比例 成比例
3.相等 比例 相等 成比例
4.相似比 相似比 相似比的平方
5.两直角边在斜边上射影 比例中项
6.①圆心角 ②弧 相等 也相等 直角 直径 ③圆周角
7.(1)互补 内角 (2)共圆 共圆
8.半径 切点 圆心 切线
9.被交点分成的两条线段长
10.(1)每条割线与圆的交点
(2)割线与圆交点的两条线段长
(3)相等 两条切线 垂直平分
如图, 在△ABC中,AE=ED=DC,FE∥MD∥BC,FD的延长线交BC的延长线于点N,且EF=1,则BN=( )
A.2 B.3
C.4 D.6
解:∵FE∥MD∥BC,AE=ED=DC,
∴EFBC=AEAC=13,EFCN=EDDC=1,
∴EF=CN,∴EFBN=EFBC+CN=14,
∴BN=4EF=4.故选C.
如图AD是△ABC的中线,E是CA边靠近C点的三等分点,BE交AD于点F,则AF∶FD为( )
A.2∶1 B.3∶1
C.4∶1 D.5∶1
解:过D作DG∥AC交BE于G,则DG=12EC,又AE=2EC,△DGF∽△AEF,
故AF∶FD=AE∶DG=2EC∶12EC=4∶1.故选C.
如图,∠ACB=90°,CD⊥AB于点D,以BD为直径的圆与BC交于点E.则( )
A.CECB=ADDB
B.CECB=ADAB
C.ADAB=CD2
D.CEEB=CD2
解:在△ACB中,因为∠ACB=90°,CD⊥AB于点D,所以CD2=ADDB.又由切割线定理得CD2=CECB,所以CECB=ADDB.故选A.
如图,过点D作圆的切线切圆于B点,作割线交圆于A,C两点,其中BD=3,AD=4,AB=2,则BC=________.
解:由切割线定理得:BD2=CDAD,得CD=94.
又∵∠A=∠DBC,∠D=∠D,
∴△ABD∽△BCD,BDCD=ABBC,解得BC=32.故填32.
(2015重庆)如图,圆O的弦AB,CD相交于点E,过点A作圆O的切线与DC的延长线交于点P,若PA=6,AE=9,PC=3,CE∶ED=2∶1,则BE=____________.
解:由切割线定理,知PA2=PC倠D,即62=3PD,解得PD=12,∴CD=PD-PC=9,∴CE=6,ED=3.由相交弦定理,知AEBE=CEED,即9BE=6×3,解得BE=2.故填2.
类型一 平行线分线段成比例定理的应用
如图,在△ABC中,EF∥CD,∠AFE=∠B,AE=6,ED=3,AF=8.
(1)求AC的长;
(2)求CD2BC2的值.
解:(1)∵EF∥CD,∴AEAD=AFAC.
∵AE=6,ED=3,AF=8,∴66+3=8AC,
∴AC=12.
(2)∵EF∥DC,∴∠AFE=∠ACD,
又∠AFE=∠B,∴∠ACD=∠B.
又∠A=∠A,∴△ACD∽△ABC.
∴CDBC=ADAC=6+312=34,∴CD2BC2=916.
点拨:
求长度或比值考虑相似,有时图形中没有平行线,要添加辅助线,构造相关图形,即创造可以形成比例式的条件,从而达到计算或证明的目的.
(1)如图所示,在△ABC中,D是BC的中点,E是AC的中点,AD交BE于G,求证:AG=2GD.
证明:作CH∥EB交AD的延长线于点H,
∵AE=EC,CH∥EB,∴AG=GH.
又∵BD=DC,
∴△BDG≌△CDH.
∴GD=DH.∴AG=2GD.
(2)在△ABC中,AD为∠BAC的平分线,求证:ABAC=BDDC.
证明:如图,过C作CE∥AD,交BA延长线于E,
∵AD∥CE,∴BAAE=BDDC.
∵AD平分∠BAC,
∴∠BAD=∠DAC.
由AD∥CE知∠BAD=∠E,
∠DAC=∠ACE,
∴∠ACE=∠E,即AE=AC.
∴ABAC=BDDC .
类型二 相似三角形的判定及性质
如图所示,已知在△ABC中,∠BAC=90°,AD⊥BC,E是AC的中点,ED交AB的延长线于F,求证:ABAC=DFAF.
证明:∵∠BAC=90°,AD⊥BC,
∴△ABD∽△CAD,
∴ABAC=BDAD.①
又∵E是AC的中点,∴DE=EC,
∴∠4=∠3=∠ACB=∠1,而∠AFD为公共角,
∴△FBD∽△FDA,
∴BDAD=DFAF,②,由①②可得ABAC=DFAF.
点拨:
(1)判定两个三角形相似要注意结合图形性质灵活选择判定定理,特别要注意对应角和对应边.(2)相似三角形的性质可用来证明线段成比例、角相等,也可用来间接证明线段相等或计算线段长度.
(2014中原名校联考)如图, 三角形ABC的角平分线AD的延长线交它的外接圆于点E.
(1)证明:△ABE∽△ADC;
(2)若三角形ABC的面积S=12ADAE,求∠BAC的大小.
解:(1)证明:由已知条件,可得∠BAE=∠CAD,因为∠AEB与∠ACB是同弧所对的圆周角,所以∠AEB=∠ACD.
故△ABE∽△ADC.
(2)因为△ABE∽△ADC,所以ABAD=AEAC, ※
又S=12ABAC猠椀渀∠BAC且S=12ADAE,故ABAC猠椀渀∠BAC=ADAE,由※可知ABAC=ADAE,则sin∠BAC=1,又∠BAC为△ABC的内角,所以∠BAC=90°.
类型三 射影定理的应用
如图所示,已知在边长为1的正方形ABCD的一边上取一点E,使AE=14AD,过AB的中点F作HF⊥EC于H.
(1)求证:FH=FA;
(2)求EH∶HC的值.
解:(1)证明:连结EF,FC,在正方形ABCD中,
AD=AB=BC,∠A=∠B=90°.
∵AE=14AD,F为AB的中点,
∴AEAF=FBBC =12.
∴△EAF∽△FBC.
∴∠AEF=∠BFC,∠EFA=∠BCF.
又∠A=∠B=90°,∴∠EFC=90°,EFFC=AEBF=AEAF=12.
又∵∠EFC=∠A=90°,∴△EFC∽△EAF.
∴∠AEF=∠HEF.
又EF=EF,
∴Rt△EAF≌Rt△EHF.∴FH=FA.
(2)由(1)知△EFC是直角三角形,FH是斜边EC上的高,
由射影定理可得EF2=EHEC,FC2=CHCE,于是EH∶HC=EF2∶FC2=1∶4.
点拨:
①一般四边形问题须转化为三角形(最好是Rt△)问题研究,故自然要连结EF,FC,第(1)问也可由勾股定理求出FH的长来证;②图中有2对全等三角形,8对相似三角形,能洞察这些,解此题会游刃有余;③第(2)问由EH∶HC=AE∶BC求,更简洁.
如图所示,AD,BE是△ABC的两条高,DF⊥AB,垂足为F,直线FD交BE于点G,交AC的延长线于H,求证:DF2=GFHF.
证明:∵∠H+∠BAC=90°,
∠GBF+∠BAC=90°,∴∠H=∠GBF.
∵∠AFH=∠GFB=90°,
∴△AFH∽△GFB,∴HFBF=AFGF,
∴AFBF=GFHF.
因为在Rt△ABD中,FD⊥AB,∴DF2=AFBF,
∴DF2=GFHF.
类型四 圆内接四边形的性质及判定定理的应用
(2015哈三中一模)如图,AB是⊙O的直径,CB与⊙O相切于B,E为线段CB上一点,连接AC,AE,分别交⊙O于D,G两点,连接DG并延长交CB于点F.
(1)求证:C,D,G,E四点共圆;
(2)若F为EB的靠近点E的三等分点,EG=1,GA=3,求线段CE的长.
解:(1)证明:连接BD,则∠AGD=∠ABD,∠ABD+∠DAB=90°,∠C+∠CAB=90°,所以∠C=∠AGD,所以∠C+∠DGE=180°,所以C,D,G,E四点共圆.
(2)因为EGEA=EB2,所以EB=2,又F为EB的三等分点,所以EF=23,FB=43,
又因为FGFD=FEFC=FB2,所以FC=83,CE=2.
点拨:
①直径所对圆周角为直角,故考虑连BD;②证明四点共圆,即证明这四点构成的四边形对角互补;③已知条件为EG及GA的长度,自然考虑计算EB,从而求得FGFD,再计算EC即可.
(2014新课标Ⅰ)如图,四边形ABCD是⊙O的内接四边形,AB的延长线与DC的延长线交于点E,且CB=CE.
(1)证明:∠D=∠E;
(2)设AD不是⊙O的直径,AD的中点为M,且MB=MC,证明:△ADE为等边三角形.
证明:(1)由题设知A,B,C,D四点共圆,所以∠D=∠CBE,由已知CB=CE得∠CBE=∠E,故∠D=∠E.
(2)如图,设BC的中点为N,连结MN,则由MB=MC知MN⊥BC,故O在直线MN上.
又AD不是⊙O的直径,M为AD的中点,故OM⊥AD,即MN⊥AD.
所以AD∥BC,故∠A=∠CBE.
又∠CBE=∠E,故∠A=∠E,由(1)知,∠D=∠E,
所以△ADE为等边三角形.
类型五 圆的切线及与圆有关的比例线段
(2015唠羖)如图,AB切⊙O于点B,直线AO交⊙O于D,E两点,BC⊥DE,垂足为C.
(1)证明:∠CBD=∠DBA;
(2)若AD=3DC,BC=2,求⊙O的直径.
解:(1)证明:∵DE为⊙O的直径,则∠BED+∠EDB=90°,
又BC⊥DE,∴∠CBD+∠EDB=90°,
从而∠CBD=∠BED.
又AB切⊙O于点B,得∠DBA=∠BED,
∴∠CBD=∠DBA.
(2)由(1)知BD平分∠CBA,
则BABC=ADCD=3,又BC=2,从而AB=32,
∴AC=AB2-BC2=4,∴AD=3.
由切割线定理得AB2=ADAE,即AE=AB2AD=6,
故DE=AE-AD=3,即⊙O的直径为3.
点拨:
①与切线有关的角的证明问题,一般都要用到弦切角定理;②计算与圆相关的线段长度问题,一般都要用到圆幂定理;③注意三角形内角平分线定理的灵活应用.
(2015吉林长春调研)如图,圆M与圆N交于A,B两点,以A为切点作两圆的切线分别交圆M和圆N于C,D两点,延长DB交圆M于点E,延长CB交圆N于点F.已知BC=5,BD=10.
(1)求AB的长;(2)求CFDE.
解:(1)根据弦切角定理,
知∠BAC=∠BDA,∠ACB=∠DAB,
∴△ABC∽△DBA,则ABDB=BCBA,
故AB2=BCBD=50,AB=52.
(2)根据切割线定理,知CA2=CBCF,DA2=DBDE,
两式相除,得CA2DA2=CBDBCFDE,*
由△ABC∽△DBA,得ACDA=ABDB=5210=22,CA2DA2=12,
又CBDB=510=12,由*得CFDE=1.
1.用添加平行辅助线的方法构造平行线,是创造应用平行线等分线段定理与平行线分线段成比例定理的条件.在使用平行线分线段成比例定理及推论时,一定要注意线段与边的对应.
2.在证明两个或两个以上的比例式相等时,往往需要找第三个比例式与它们都相等,这时可考虑利用平行线分线段成比例定理或推论,或考虑用线段代换,由相等的传递性得出结论.
3.证两个三角形相似,在已具备一角对应相等的条件时,往往先探求是否有另一角对应相等,当此思路不通时,再探求等角的两边对应成比例.
4.等积式的证明是一种常见题型,其证题思路一般是化等积式为比例式,再由三角形相似或平行线分线段成比例定理证明.
5.注意在证明圆的有关问题时,常常需要添加辅助线,添加辅助线的目的是为了打通已知与未知的通道,构造需要的边、角、三角形,如构造直径所对的圆周角,以便利用直径所对的圆周角是直角这一性质.要证明某直线是圆的切线,如果已知直线过圆上某一点,那么连接这点和圆心,证明该直线垂直于半径;如果不知直线和圆是否有公共点,则过圆心作直线的垂线,证明圆心到直线的距离等于半径.已知某直线是圆的切线时,切点的位置一般是确定的,辅助线常常是连接圆心和切点.
6.证明多点共圆的常用方法
(1)证明几个点到某个定点距离相等;
(2)如果某两点在某条线段的同旁,证明这两点对这条线段的张角相等(例:如图,若∠ACB=∠ADB=90°,则A,B,D,C四点共圆).
(3)证明凸四边形内对角互补(或外角等于它的内角的对角).
7.相交弦定理、切割线定理和割线定理常与圆周角、弦切角定理联合运用,要注意在题中找相等的角,找相似三角形,从而得到线段的比或比例式.
1.如图,在△ABC中,∠AED=∠B,DE=6,AB=10,AE=8,则BC的长为( )
A.154 B.7 C.152 D.245
解:由已知条件∠AED=∠B,∠A为公共角,所以△ADE∽△ACB,则有DEBC=AEAB,从而BC=6×108=152.故选C.
2.如图,半径为2的⊙O中,∠AOB=90°,D为OB的中点,AD的延长线交⊙O于点E,则线段DE的长为( )
A.52 B.255 C.355 D.32
解:延长BO交⊙O于点F,由相交弦定理可知:BDDF=ADDE.又由题知BD=1,DF=3,AD=5,因此DE=355.故选C.
3.如图,⊙O与⊙P相交于A,B两点,点P在⊙O上,⊙O的弦BC切⊙P于点B,CP及其延长线交⊙P于D,E两点,过点E作EF⊥CE交CB延长线于点F.若CD=2,CB=22,则EF的长为( )
A.1 B.2 C.2 D.22
解:连结PB,BC切⊙P于点B,PB⊥BC,CD=2,CB=22,由切割线定理得CB2=CDCE,CE=4,DE=2,BP=1,又∵EF⊥CE,∴△CPB∽△CFE,得EFPB=CECB,解得EF=2.故选B.
4.如图,AD,AE,BC分别与圆O切于点D,E,F,延长AF与圆O交于另一点G.
给出下列三个结论:
①AD+AE=AB+BC+CA;
②AFAG=ADAE;
③△AFB∽△ADG.
其中正确结论的序号是( )
A.①② B.②③ C.①③ D.①②③
解:∵CF=CE,BF=BD,∴BC=CE+BD.
∴AB+BC+CA=(AB+BD)+(AC+CE)=AD+AE.故结论①正确.
由切割线定理知AD2=AFAG,又AE=AD,∴ADAE=AFAG,故结论②正确.容易判断结论③不正确.故选A.
5.(2015天津)如图,在圆O中,M,N是弦AB的三等分点,弦CD,CE分别经过点M,N.若CM=2,MD=4,CN=3,则线段NE的长为( )
A.83 B.3 C.103 D.53
解:由题意可得CM×MD=AM×MB=AN×NB=CN×NE,即2×4=3NE,解得NE=83.故选A.
6.(2014天津)如图,△ABC是圆的内接三角形,∠BAC的平分线交圆于点D,交BC于点E,过点B的圆的切线与AD的延长线交于点F.在上述条件下,
给出下列四个结论:
①BD平分∠CBF; ②FB2=FDFA;
③AECE=BEDE; ④AFBD=ABBF.
则所有正确结论的序号是( )
A.①② B.③④ C.①②③ D.①②④
解:由弦切角定理得∠FBD=∠EAC=∠BAE,又∠BFD=∠AFB,故△BFD∽△AFB,故BFAF=BDAB,即AFBD=ABBF,④对,否定A,C.显然②正确.故选D.
7.(2014重庆)过圆外一点P作圆的切线PA(A为切点),再作割线PBC依次分别交圆于B,C,若PA=6,AC=8,BC=9,则AB=__________.
解:如图,
由PA2=PB倠C得62=PB(PB+9),解得PB=3.再由∠C=∠BAP及∠P为公共角得△ABP∽△CAP,∴ABCA=BPAP,∴AB=4.故填4.
8.(2015缠东)如图,已知AB是圆O的直径,AB=4,EC是圆O的切线,切点为C,BC=1,过圆心O作BC的平行线,分别交EC和AC于点D和点P,则OD=__________.
解:由题意得OP=12BC=12,OA=2,于是PA=CP=22-122=152,由于∠DCP=∠B=∠POA△DCP∽△AOP,于是PDPA=PCPO倡D=15212×152=152,那么OD=152+12=8.故填8.
9.(2015嘠坮)如图,在⊙O中,相交于点E的两弦AB,CD的中点分别是M,N,直线MO与直线CD相交于点F.证明:
(1)∠MEN+∠NOM=180°;
(2)FEFN=FMFO.
证明:(1)如图所示,∵M,N分别是弦AB,CD的中点,∴OM⊥AB,ON⊥CD,即∠OME=∠ENO=90°,故∠MEN+∠NOM=180°.
(2)由(1)知,O,M,E,N四点共圆,故由割线定理即得FEFN=FMFO.
10.如图所示,PA为圆O的切线,A为切点,PO交圆O于B,C两点,PA=20,PB=10,∠BAC的角平分线与BC和圆O分别交于点D和E.
(1)求证:AB倠C=PAAC;
(2)求ADAE的值.
解:(1)证明:∵PA为圆O的切线,
∴∠PAB=∠ACP,又∠P为公共角,
∴△PAB∽△PCA,∴ABAC=PAPC,∴AB倠C=PAAC.
(2)∵PA为圆O的切线,PC是过点O的割线,
∴PA2=PB倠C,∴PC=40,BC=30,
又∵∠CAB=90°,∴AC2+AB2=BC2=900,
又由(1)知ABAC=PAPC=12,∴AC=125,AB=65,连接EC,则∠CAE=∠EAB,△ACE∽△ADB,ABAE=ADAC,ADAE=ABAC=65×125=360.
11.(2014新课标Ⅱ)如图,P是⊙O外一点,PA是切线,A为切点,割线PBC与⊙O相交于点B,C,PC=2PA,D为PC的中点,AD的延长线交⊙O于点E.证明:
(1)BE=EC;(2)ADDE=2PB2.
证明:(1)连接AB,AC.由题设知PA=PD,故∠PAD=∠PDA.
∵∠PDA=∠DAC+∠DCA,
∠PAD=∠BAD+∠PAB,∠DCA=∠PAB,
∴∠DAC=∠BAD,从而BE︵=EC︵.
因此BE=EC.
(2)由切割线定理得PA2=PB倠C.
∵PA=PD=DC,∴DC=2PB,BD=PB.
由相交弦定理得ADDE=BDDC,
∴ADDE=PB㈠倀B=2PB2.
(2015栠国Ⅱ)如图,O为等腰三角形ABC内一点,⊙O与△ABC的底边BC交于M,N两点,与底边上的高AD交于点G,且与AB,AC分别相切于E,F两点.
(1)证明:EF∥BC;
(2)若AG等于⊙O的半径,且AE=MN=23,求四边形EBCF的面积.
解:(1)证明:由于△ABC是等腰三角形,AD⊥BC,∴AD是∠CAB的平分线.
又∵⊙O分别与AB,AC相切于点E,F,∴AE=AF,故AD⊥EF.从而EF∥BC.
(2)由(1)知,AE=AF,AD⊥EF,故AD是EF的垂直平分线.又EF为⊙O的弦,∴O在AD上.
连接OE,OM,则OE⊥AE.
由AG等于⊙O的半径得AO=2OE,∴∠OAE=30°.因此△ABC和△AEF都是等边三角形.
∵AE=23,∴AO=4,OE=2.
∵OM=OE=2,DM=12MN=3,∴OD=1.
于是AD=5,AB=1033.
∴四边形EBCF的面积为
12×10332×32-12×(23)2×32=1633.