中考總復習:正多邊形與圓的有關的證明和計算知識講解(基礎) 【考綱要求】1.了解正多邊形的概念,掌握用等分圓周畫圓的內接正多邊形的方法;會計算弧長及扇形的面積、圓錐的側面積及全面積;
2.結合相關圖形性質的探索和證明,進一步培養(yǎng)合情推理能力,發(fā)展邏輯思維能力和推理論證的表達能力;通過這一章的學習,進一步培養(yǎng)綜合運用知識的能力,運用學過的知識解決問題的能力.
 【知識網(wǎng)絡】    【考點梳理】、正多邊形和圓1、正多邊形的有關概念:(1) 正多邊形:各邊相等,各角也相等的多邊形叫做正多邊形.
  (2)正多邊形的中心——正多邊形的外接圓的圓心.
  (3)正多邊形的半徑——正多邊形的外接圓的半徑.
  (4)正多邊形的邊心距——正多邊形中心到正多邊形各邊的距離.(正多邊形內切圓的半徑)
  (5)正多邊形的中心角——正多邊形每一邊所對的外接圓的圓心角.
2、正多邊形與圓的關系:
  (1)將一個圓n(n3)等分(可以借助量角器),依次連結各等分點所得的多邊形是這個圓的內接正多邊形.
  (2)這個圓是這個正多邊形的外接圓.
  (3)把圓分成n(n3)等分,經(jīng)過各分點作圓的切線,以相鄰切線的交點為頂點的多邊形是這個圓的外切正n邊形.這個圓叫做正n邊形的內切圓.(4)任何正n邊形都有一個外接圓和一個內切圓,這兩個圓是同心圓.
3、正多邊形性質:
  (1)任何正多邊形都有一個外接圓.
  (2) 正多邊形都是軸對稱圖形,一個正n邊形共有n條對稱軸,每條對稱軸都通過正n邊形的中心.當邊數(shù)是偶數(shù)時,它又是中心對稱圖形,它的中心就是對稱中心.(3)邊數(shù)相同的正多邊形相似.它們周長的比,邊心距的比,半徑的比都等于相似比,面積的比等于相似比的平方.(4)任何正多邊形都有一個外接圓和一個內切圓,這兩個圓是同心圓.
要點詮釋:(1)正n邊形的有n個相等的外角,而正n邊形的外角和為360度,所以正n邊形每個外角的度數(shù)是;所以正n邊形的中心角等于它的外角.
(2)邊數(shù)相同的正多邊形相似.周長的比等于它們邊長(或半徑、邊心距)的比.面積比等于它們邊長(或半徑、邊心距)平方的比.
考點二、圓中有關計算
1.圓中有關計算
  圓的面積公式:,周長.
  圓心角為、半徑為R的弧長.
  圓心角為,半徑為R,弧長為的扇形的面積.
  弓形的面積要轉化為扇形和三角形的面積和、差來計算.
  圓柱的側面圖是一個矩形,底面半徑為R,母線長為的圓柱的體積為,側面積為,全面積為.
  圓錐的側面展開圖為扇形,底面半徑為R,母線長為,高為的圓錐的側面積為,全面積為,母線長、圓錐高、底面圓的半徑之間有.要點詮釋:
  (1)對于扇形面積公式,關鍵要理解圓心角是1°的扇形面積是圓面積的,即;
  (2)在扇形面積公式中,涉及三個量:扇形面積S、扇形半徑R、扇形的圓心角,知道其中的兩個量就可以求出第三個量.
  (3)扇形面積公式,可根據(jù)題目條件靈活選擇使用,它與三角形面積公式有點類似,可類比記憶;
  (4)扇形兩個面積公式之間的聯(lián)系:.
  【典型例題】類型一、正多邊形有關計算 1(2015?鎮(zhèn)江)圖①是我們常見的地磚上的圖案,其中包含了一種特殊的平面圖形﹣正八邊形.(1)如圖②,AE是O的直徑,用直尺和圓規(guī)作O的內接正八邊形ABCDEFGH(不寫作法,保留作圖痕跡);(2)在(1)的前提下,連接OD,已知OA=5,若扇形OAD(AOD<180°)是一個圓錐的側面,則這個圓錐底面圓的半徑等于           思路點撥(1)作AE的垂直平分線交O于C,G,作AOG,EOG的角平分線,分別交O于H,F(xiàn),反向延長 FO,HO,分別交O于D,B順次連接A,B,C,D,E,F(xiàn),G,H,八邊形ABCDEFGH即為所求;(2)由八邊形ABCDEFGH是正八邊形,求得AOD=3=135°得到的長=,設這個圓錐底面圓的半徑為R,根據(jù)圓的周長的公式即可求得結論.【答案與解析(1)如圖所示,八邊形ABCDEFGH即為所求, (2)八邊形ABCDEFGH是正八邊形,∴∠AOD=3=135°,OA=5,的長=,設這個圓錐底面圓的半徑為R,2πR=,R=,即這個圓錐底面圓的半徑為故答案為:【總結升華】本題考查了尺規(guī)作圖,圓內接八邊形的性質,弧長的計算,圓的周長公式的應用,會求八邊形的內角的度數(shù)是解題的關鍵.舉一反三:變式1如圖是三根外徑均為1米的圓形鋼管堆積圖和主視圖,則其最高點與地面的距離是______米.【答案】.        解析:如圖,以三個圓心為頂點等邊三角形O1O2O3的高O1C=, 所以AB=AO1+O1C+BC=【高清課堂:正多邊形與圓的有關證明與計算  自主學習4變式2同一個圓的內接正三角形、正方形、正六邊形的邊長的比是__________.【答案】【高清課堂:正多邊形與圓的有關證明與計算  自主學習2變式3(2015?廣西自主招生)一張圓心角為45°的扇形紙板和圓形紙板按如圖方式剪得一個正方形,邊長都為2,則扇形紙板和圓形紙板的面積比是( ?。?/span>A.5:4     B.5:2     C.:2 D. 【答案】A.【解析】解:如圖1,連接OD四邊形ABCD是正方形,∴∠DCB=ABO=90°AB=BC=CD=2,∵∠AOB=45°,OB=AB=2,由勾股定理得:OD==2扇形的面積是=π;如圖2,連接MB、MC四邊形ABCDM的內接四邊形,四邊形ABCD是正方形,∴∠BMC=90°,MB=MC∴∠MCB=MBC=45°,BC=2MC=MB=,∴⊙M的面積是π×2=2π扇形和圓形紙板的面積比是π÷2π=故選:A   類型二、正多邊形與圓有關面積的計算2(1)如圖(a),扇形OAB的圓心角為90°,分別以OA,OB為直徑在扇形內作半圓,P和Q分別表示陰影部分的面積,那么P和Q的大小關系是(  ).A.P=Q    B.P>Q    C.P<Q    D.無法確定    (2)如圖(b),ABC為等腰直角三角形,AC=3,以BC為直徑的半圓與斜邊AB交于點D,則圖中陰影部分的面積是________(3)如圖(c),AOB中,OA=3cm,OB=1cm,將AOB繞點O逆時針旋轉90°AOB,求AB掃過的區(qū)域(圖中陰影部分)的面積.(結果保留π)思路點撥 直接使用公式計算陰影部分面積比較困難時,可采用和差法、轉化法、方程法等,有時也需要運用變換的觀點來解決問題.【答案與解析解:(1)陰影部分的面積直接求出十分困難,可利用幾個圖形面積的和差進行計算:            (2)(轉化法湊整)利用,則陰影部分的面積可轉化為ACD的面積,等于ABC面積的一半,答案為(3)(旋轉法)將圖形ABM繞點O逆時針旋轉到ABM位置,則【總結升華】求陰影面積的幾種常用方 (1)公式法;(2)割補法;(3)旋轉法;(4)拼湊法;(5)等積變形法;(6)構造方程法.舉一反三:變式如圖,在ABC中,ABAC,AB8,BC12,分別以AB、AC為直徑作半圓,則圖中陰影部分的面積是(   )A    B    C    D 【答案】      解:如圖,由AB,AC為直徑可得ADBC,則BD=DC=6.在RtABD中,,        答案選D.3如圖所示,A是半徑為2的O外一點,OA=4,AB是O的切線,B為切點,弦BCOA,連AC,求陰影部分的面積.思路點撥圖中的陰影是不規(guī)則圖形,不易直接求出,如果連接OB、OC,由BCOA,根據(jù)同底等高的三角形面積相等,于是所求陰影可化為扇形OBC去求解.【答案與解析    解:如圖所示,連OB、OC      BCOA.      OBC和ABC同底等高,      SABC=SOBC,            AB為O的切線,      OBAB.      OA=4,OB=2,      AOB=60°      BCOA,      AOB=OBC=60°      OB=OC,      OBC為正三角形.  COB=60°,   【總結升華】通過等積替換化不規(guī)則圖形為規(guī)則圖形,在等積轉化中可根據(jù)平移、旋轉或軸對稱等圖形變換;可根據(jù)同底(等底)同高(等高)的三角形面積相等進行轉化. 舉一反三:變式如圖所示,半圓的直徑AB=10,P為AB上一點,點C,D為半圓的三等分點,則陰影部分的面積等于________      【答案】解:連接OC、OD、CD.      C、D為半圓的三等分點,      AOC=COD=DOB=      OC=OD,      OCD=ODC=60°  DCAB,      ,         4(2015秋?江都市期中)如圖,在邊長為4的正方形ABCD中,以AB為直徑的半圓與對角線AC交于點E.(1)求弧BE所對的圓心角的度數(shù).(2)求圖中陰影部分的面積(結果保留π).思路點撥(1)連接OE,由條件可求得EAB=45°,利用圓周角定理可知弧BE所對的圓心角EOB=2EAB=90°;(2)利用條件可求得扇形AOE的面積,進一步求得弓形的面積,利用RtADC的面積減去弓的面積可求得陰影部分的面積.【答案與解析解:(1)連接OE,四邊形ABCD為正方形,∴∠EAB=45°,∴∠EOB=2EAB=90°;(2)由(1)EOB=90°,且AB=4,則OA=2,S扇形AOE==π,SAOE=OA2=2,S弓形=S扇形AOE﹣SAOE=π﹣2,SACD=AD?CD=×4×4=8,S陰影=8﹣(π﹣2)=10﹣π.【總結升華】本題主要考查扇形面積的計算和正方形的性質,掌握扇形的面積公式是解題的關鍵,注意弓形面積的計算方法.5將一塊三角板和半圓形量角器按圖中方式疊放,重疊部分(陰影)的量角器圓弧()對應的中心角(AOB)為120°,AO的長為4cm,求圖中陰影部分的面積.思路點撥    看是否由規(guī)則的三角形、四邊形、圓、扇形、弓形等可求面積的圖形,經(jīng)過怎樣的拼湊、割補、疊合而成,這是解決這類題的關鍵.【答案與解析】陰影部分的面積可看成是由一個扇形AOB和一個RtBOC組成,其中扇形AOB的中心角是,AO的長為4,RtBOC中,OB=OA=4,BOC=60°, 可求得BC長和OC長,從而可求得面積,陰影部分面積=扇形AOB面積+BOC面積=【總結升華】本題是求簡單組合圖形的面積問題,解答時,常常是尋找這些不規(guī)則的圖形是由哪些可求面積的、規(guī)則的圖形組合而成. 舉一反三:變式如圖,矩形ABCD中,AB=1,以AD的長為半徑的A交BC于點E,則圖中陰影部分的面積為________【答案】.  解析:連接AE,易證AB=BE=1,BAE=45°,所以EAD=45°,所以        6如圖,AB是O的直徑,點P是AB延長線上一點,PC切O于點C,連接AC,過點O作AC的垂線交AC于點D,交O于點E.已知AB﹦8,P=30°.
(1)求線段PC的長;
(2)求陰影部分的面積.思路點撥(1)連接OC,由PC為圓O的切線,根據(jù)切線的性質得到OC與PC垂直,可得三角形OCP為直角三角形,同時由直徑AB的長求出半徑OC的長,根據(jù)銳角三角函數(shù)定義得到tanP為P的對邊OC與鄰邊PC的比值,根據(jù)P的度數(shù),利用特殊角的三角函數(shù)值求出tanP的值,由tanP及OC的值,可得出PC的長;
   (2)由直角三角形中P的度數(shù),根據(jù)直角三角形的兩個銳角互余求出AOC的度數(shù),進而得出BOC的度數(shù),由OD與BC垂直,且OC=OB,利用等腰三角形的三線合一得到OD為BOC的平分線,可求出COD度數(shù)為60°,再根據(jù)直角三角形中兩銳角互余求出OCD度數(shù)為30°,根據(jù)30°角所對的直角邊等于斜邊的一半,由斜邊OC的長求出OD的長,先由COD的度數(shù)及半徑OC的長,利用扇形的面積公式求出扇形COE的面積,再由OD與CD的長,利用直角三角形兩直角邊乘積的一半求出直角三角形COD的面積,用扇形COE的面積減去三角形COD的面積,即可求出陰影部分的面積.【答案與解析解:(1)連接OC,
PC切O于點C,OCPC,
AB=8,OC=AB=4,
又在直角三角形OCP中,P=30°,
tanP=tan30°=,即PC==4;
(2)∵∠OCP=90°,P=30°,
∴∠COP=60°,∴∠AOC=120°,
又ACOE,OA=OC,OD為AOC的平分線,
∴∠COE=AOC=60°,又半徑OC=4,
S扇形OCE=
在RtOCD中,COD=60°,
∴∠OCD=30°,OD=OC=2,
根據(jù)勾股定理得:CD=,
SOCD=DC?OD=×2×2=2,
則S陰影=S扇形OCE-SOCD=【總結升華】此題考查了切線的性質,含30°角的直角三角形的性質,等腰三角形的性質,銳角三角函數(shù)定義,以及扇形的面積公式,遇到已知切線的類型題時,常常連接圓心與切點,利用切線的性質得出垂直,利用直角三角形的性質來解決問題.   中考總復習:正多邊形與圓的有關的證明和計算鞏固練習(基礎)鞏固練習一、選擇題
1.在半徑為12的O中,60°的圓心角所對的弧長是(   A.6π     B.4π    C.2π    D.π 2.一個圓錐的側面展開圖是半徑為1的半圓,則該圓錐的底面半徑是(       A.1    B.    C.    D.3.如圖,正三角形的內切圓半徑為1,那么這個正三角形的邊長為(   )A.2    B.3    C.    D.4.已知一個圓錐的側面展開圖是一個半徑為9,圓心角為120°的扇形,則該圓錐的底面半徑等于(   )    A.9    B.27    C.3    D.10  5.如圖所示.在ABC中,AB=AC,AB=8,BC=12,分別以AB、AC為直徑作半圓,則圖中陰影部分的面積是(       A.     B.    C.    D. 6.(2015?金華)如圖,正方形ABCD和正AEF都內接于O,EF與BC、CD分別相交于點G、H,則的值是( ?。?/span>A. B. C. D.2  二、填空題7.已知扇形的半徑為3cm,面積為3πcm2,則扇形的圓心角是________,扇形的弧長是________cm(結果保留π).8.如果圓錐的底面半徑為3 cm,母線長為6 cm,那么它的側面積等于________cm29.如圖所示,ABCD是各邊長都大于2的四邊形,分別以它的頂點為圓心,1為半徑畫弧(弧的端點分別在四邊形的相鄰兩邊上),則這4條弧長的和是________ 10.如圖所示,矩形ABCD中,AB=1,AD=,以AD的長為半徑的A交BC于點E,則圖中陰影部分的面積為________        11.如圖所示,如果從半徑為3cm的圓形紙片剪去圓周的一個扇形,將留下的扇形圍成一個圓錐(接縫處不重疊),那么這個圓錐的體積是________. 12.(2015?建鄴區(qū)二模)如圖,在半徑為2的O中,兩個頂點重合的內接正四邊形與正六邊形,則陰影部分的面積為              三、解答題13如圖所示,梯形ABCD中,ADBC,C=90°,AB=AD=4,BC=6,以A為圓心在梯形內畫出一個最大的扇形(圖中陰影部分),求陰影部分的面積及扇形的弧長.                                                                 14. 如圖所示,已知在O中,AB=,AC是O的直徑,ACBD于F,A=30°(1)求圖中陰影部分的面積;(2)若用陰影扇形OBD圍成一個圓錐側面,請求出這個圓錐的底面圓的半徑. 15.如圖,已知AB是O的直徑,點C在O上,過點C的直線與AB的延長線交于點P,ACPC,COB2PCB(1)求證:PC是O的切線;(2)求證:(3)點M是弧AB的中點,CM交AB于點N,若AB4,求MN·MC的值 16.(2015秋?泰興市校級月考)如圖,紙片ABCD是一個菱形,其邊長為2,BAD=120°.以點A為圓心的扇形與邊BC相切于點E,與AB、AD分別相交于點F、G;(1)請你判斷所作的扇形與邊CD的位置關系,并說明理由;(2)若以所作出的扇形為側面圍成一個圓錐,求該圓錐的全面積.  答案與解析一、選擇題
1.答案B;解析直接用公式.     2.答案C;解析,  3.答案D;4.答案C;解析設該圓錐的底面半徑為r,則,解得r=3.  5.答案D;解析可轉化為以AB為直徑的圓的面積減去ABC的面積.    6.答案C;解析如圖,連接AC、BD、OF,O的半徑是r,OF=rAOEAF的平分線,∴∠OAF=60°÷2=30°OA=OF,∴∠OFA=OAF=30°,∴∠COF=30°+30°=60°,FI=r?sin60°=EF=,AO=2OIOI=,CI=r=,=,即則的值是故選:C  二、填空題7.答案120°,2π;解析直接代公式,.8.答案18π;解析圓錐的側面積公式為S=πra,所以S=π×3×6=18π(cm2).9.答案6π;  解析4條弧長的和可以看作是4個圓的周長減去四個圓在四邊形ABCD內的四條弧的長,又由A+B+C+D=360°,  四邊形ABCD內的四條孤長的和為一個圓的周長,所以所求的四條弧長之和為3個圓的周長:3×2πr=3×2π×1=6π10.答案;解析連接AE,易證AB=BE=1,AEB=45°,  EAD=45°,  11.答案   解析可求圓錐底面半徑,高,代公式 12.答案】6﹣2  解析】如圖,連接OB,OF,根據(jù)題意得:BFO是等邊三角形,CDE是等腰直角三角形,BF=OB=2,∴△BFO的高為;,CD=2(2﹣)=4﹣2,BC=(2﹣4+2)=﹣1,陰影部分的面積=4SABC=4×)?=6﹣2故答案為:6﹣2 三、解答題13.答案與解析         設切點為E,連接AE,則AEBC.      C=D=90°,      四邊形ADCE是矩形.      CE=AD=4.      BC=6,  BE=2.      BE=AB,      BAE=30°,AE=      DAB=120°           14.答案與解析     解:(1)連BC,  AC為O的直徑,  ABC=90°  AB=,A=30°  AC=2BC,由勾股定理可求AC=8,又易求BOD=120°       (2)設圓錐的底面圓的半徑為r,則周長為2πr,               15.答案與解析    (1)證明:  OA=OC,  A=ACO  COB=A+ACO  COB=2A,  COB=2PCB  A=ACO=PCB.  AB是O的直徑,  ACO+OCB=90°  PCB+OCB=90°,即OCCP.  OCO的直徑,  PC是O的切線. (2)證明:  PC=AC  A=P,∴∠A=ACO=PCB=P  COB=A+ACO,CBO=P+PCB,  CBO=COB  BC=OC  ,   (3)解:如圖,連接MA,MB  點M是的中點  ,  BCM=ABM  BMC=BMN  MBN∽△MCB,    BM2=MC·MN  AB是O的直徑,,  AMB=90°,AM=BM  AB=4,    MC·MN=BM2=8 16.答案與解析解:(1)相切;證明:連接AE、AC,過點AAHCD,垂足為H,CBA相切,AEBC,四邊形ABCD為菱形,AC平分BADAE=AH,扇形與邊CD相切;2四邊形ABCD為菱形,BAD=120°,∴△ABC是等邊三角形,又其邊長為2,AE=的長為=π,則圓錐的側面積為:×π×=π,設圓錐的底半徑為r,2πr=π,解得,r=,則圓錐的底面積為:π×2=,該圓錐的全面積=π+=π 

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