14. (14分)如图,BE是$\odot O$的直径,A,D是$\odot O$上的两点,连接AE,AD,DE,过点A作射线交BE的延长线于点C,使$∠ EAC=∠ EDA$.
(1) 求证:AC是$\odot O$的切线.
(2) 若$CE=AE=2\sqrt{3}$,求阴影部分的面积.

答案:14. (1)证明略 (2)$2π−3\sqrt{3}$
解析:
【分析】
(1) 要证AC是$\odot O$的切线,根据切线判定定理,需证明AC垂直于过切点的半径,因此先连接OA,结合圆周角定理、等腰三角形性质,推导$∠ OAC=90°$即可得证。
(2) 先根据$CE=AE$推导角度关系,求出圆心角$∠ AOE$的度数和$\odot O$的半径,再利用阴影部分面积=扇形$OAE$的面积减去$△ OAE$的面积计算即可。
【解析】
(1) 证明:连接$OA$
$\because OA=OE$,$\therefore ∠ OAE=∠ OEA$
$\because$ 同弧$AE$所对的圆周角$∠ EDA$和圆心角$∠ AOE$满足$∠ EDA=\frac{1}{2}∠ AOE$
$\therefore ∠ AOE=2∠ EDA$
在$△ OAE$中,$∠ OAE=\frac{180°-∠ AOE}{2}=90°-\frac{1}{2}∠ AOE=90°-∠ EDA$
又$\because ∠ EAC=∠ EDA$
$\therefore ∠ OAE+∠ EAC=90°-∠ EDA+∠ EDA=90°$,即$∠ OAC=90°$
$\therefore OA⊥ AC$
$\because OA$是$\odot O$的半径,$\therefore AC$是$\odot O$的切线。
(2) 解:$\because CE=AE=2\sqrt{3}$,$\therefore ∠ C=∠ EAC$
设$∠ C=∠ EAC=x$,根据三角形外角性质,$∠ AEO=∠ C+∠ EAC=2x$
$\because OA=OE$,$\therefore ∠ OAE=∠ AEO=2x$
由(1)知$∠ OAC=90°$,$\therefore ∠ OAE+∠ EAC=3x=90°$,解得$x=30°$
$\therefore ∠ AOE=90°-∠ C=60°$
$\because OA=OE$,$∠ AOE=60°$,$\therefore △ OAE$是等边三角形,即$OA=AE=2\sqrt{3}$
阴影部分面积为扇形$OAE$面积减去$△ OAE$的面积:
$S_{扇形OAE}=\frac{60°}{360°}×π× OA^2=\frac{1}{6}×π×(2\sqrt{3})^2=2π$
$S_{△ OAE}=\frac{\sqrt{3}}{4}× AE^2=\frac{\sqrt{3}}{4}×(2\sqrt{3})^2=3\sqrt{3}$
$\therefore S_{阴影}=2π-3\sqrt{3}$
【答案】
(1) 证明见解析;(2) $\boxed{2π-3\sqrt{3}}$
【知识点】
切线的判定;扇形面积计算;圆周角定理
【点评】
本题属于圆的综合常考题型,第一问核心是掌握切线"连半径、证垂直"的常规判定思路,第二问的关键是通过角度推导得出等边三角形,再用割补法求不规则图形的面积。
【难度系数】
0.65
15. (12分)如图,在$Rt△ ABC$中,$∠ ACB=90°$,以$AC$为直径作$\odot O$交$AB$于点$D$,连接$CD$.
(1) 求证:$∠ A=∠ BCD$.
(2) 若$M$是线段$BC$上的一点,试问当点$M$在什么位置时,直线$DM$与$\odot O$相切?说明理由.

答案:15. (1)证明略 (2)M是BC的中点,理由略
解析:
【分析】
(1)要证明∠A=∠BCD,首先利用直径所对圆周角为直角的性质,可得∠ADC=90°,因此∠A与∠ACD互余;再结合∠ACB=90°,可知∠BCD也与∠ACD互余,根据同角的余角相等即可推出结论。
(2)要判断直线DM与⊙O相切的条件,根据切线判定定理,需满足DM垂直于过切点D的半径OD。结合直角三角形斜边中线的性质,当M为BC中点时,可通过角的等量代换推出∠ODM=90°,满足切线的判定条件。
【解析】
(1)证明:
∵AC是⊙O的直径,
∴∠ADC=90°(直径所对的圆周角为直角),
∴∠A+∠ACD=90°。
又
∵∠ACB=90°,
∴∠BCD+∠ACD=90°,
∴∠A=∠BCD(同角的余角相等)。
(2)当M是BC的中点时,直线DM与⊙O相切,理由如下:
连接OD,
∵OD、OC都是⊙O的半径,
∴OD=OC,
∴∠ODC=∠OCD。
∵M是BC中点,∠BDC=90°,
∴DM是Rt△BCD斜边BC的中线,
∴DM=CM,
∴∠MDC=∠MCD。
∴∠ODC+∠MDC=∠OCD+∠MCD=∠ACB=90°,即∠ODM=90°,
∴OD⊥DM。
又
∵OD是⊙O的半径,
∴直线DM与⊙O相切。
【答案】
(1)证明略
(2)M是BC的中点,理由略
【知识点】
圆周角定理推论;切线的判定;直角三角形斜边中线性质
【点评】
本题是圆与直角三角形结合的基础综合题,第一问侧重对互余性质的简单应用,第二问需要结合切线判定定理逆向推导点的位置,能够很好地锻炼逻辑推理能力,是圆章节的常见典型题型。
【难度系数】
0.7