22. (8分)如图,$\odot O$是$△ ABC$的外接圆,$∠ BAC=45°$.过点$O$作$DF ⊥ AB$,垂足为$E$,交$AC$于点$D$,交$\odot O$于点$F$.过点$F$作$\odot O$的切线,交$CA$的延长线于点$G$.
(1)求证:$FD=FG$.
(2)若$AB=12$,$FG=10$,求$\odot O$的半径.

答案:22. (1) 证明略 (2) $\odot O$的半径$\frac{13}{2}$
解析:
【分析】
(1) 要证$FD=FG$,可通过证明$△ GFD$是等腰三角形推导:先利用切线性质得$GF⊥ DF$,得$∠ GFD=90°$;再结合$DF⊥ AB$和$∠ BAC=45°$,推出$∠ GDF=45°$,进而得$∠ G=45°$,利用等角对等边即可得证。
(2) 求半径可先由垂径定理得$AE=\frac{1}{2}AB=6$,结合第一问结论$FD=FG=10$,由等腰直角$△ AED$得$DE=AE=6$,算出$EF=4$;设半径为$r$,用$r$表示出$OE=r-4$,在$Rt△ OAE$中利用勾股定理列方程求解即可。
【解析】
(1) 证明:
$\because DF⊥ AB$,$\therefore ∠ AED=90°$,
在$Rt△ AED$中,$∠ DAE=∠ BAC=45°$,
$\therefore ∠ ADE=90°-45°=45°$,即$∠ GDF=45°$,
$\because GF$是$\odot O$的切线,$F$为切点,$OF$是$\odot O$的半径,且$O、F、D$共线,
$\therefore GF⊥ DF$,即$∠ GFD=90°$,
在$Rt△ GFD$中,$∠ G=90°-∠ GDF=90°-45°=45°$,
$\therefore ∠ G=∠ GDF$,
$\therefore FD=FG$。
(2) 解:连接$OA$,
$\because DF⊥ AB$,$DF$过圆心$O$,$AB=12$,
$\therefore$ 由垂径定理得:$AE=EB=\frac{1}{2}AB=6$,
由(1)知$FD=FG$,$FG=10$,$\therefore FD=10$,
$\because Rt△ AED$中$∠ DAE=∠ ADE=45°$,是等腰直角三角形,
$\therefore DE=AE=6$,
$\therefore EF=FD-DE=10-6=4$,
设$\odot O$的半径为$r$,则$OA=OF=r$,
$\therefore OE=OF-EF=r-4$,
在$Rt△ OAE$中,由勾股定理得:$OA^2=AE^2+OE^2$,
即 $r^2=6^2+(r-4)^2$,
展开得:$r^2=36+r^2-8r+16$,
整理得:$8r=52$,
解得:$r=\frac{13}{2}$。
【答案】
(1) 证明见解析;(2) $\frac{13}{2}$
【知识点】
切线的性质,垂径定理,勾股定理
【点评】
本题是圆的常规综合题,解题关键是熟练运用圆的相关性质得到角度、线段的等量关系,结合勾股定理列方程求解,考查了数形结合的思想。
【难度系数】
0.65
23. (10分)如图,点A,B,C在$\odot O$上,$∠ ACB=35°$,以BA,BC为边作$□ ABCD$.
(1)当BC经过圆心O时(图①),求$∠ D$的度数;
(2)当AD与$\odot O$相切时(图②),若$\odot O$的半径为6,求$\overset{\frown}{AC}$的长.

答案:23. (1) $55°$ (2) $\frac{7π}{3}$
解析:
【分析】
(1) 首先BC过圆心则为⊙O的直径,根据直径所对圆周角为直角得到∠BAC=90°,结合已知∠ACB=35°可求出∠ABC的度数,再利用平行四边形对角相等的性质即可得到∠D的度数。
(2) 要求$\overset{\frown}{AC}$的长,需先求其对应的圆心角度数:连接OA,根据切线性质得OA⊥AD,结合平行四边形对边平行推出OA⊥BC,由垂径定理得$\overset{\frown}{AB}=\overset{\frown}{AC}$;再根据圆周角定理求出$\overset{\frown}{AB}$的度数,即可得到$\overset{\frown}{AC}$对应的圆心角,最后代入弧长公式计算即可。
【解析】
(1)
∵BC经过圆心O,
∴BC是⊙O的直径,
根据直径所对的圆周角为直角,得∠BAC=90°,
在Rt△ABC中,∠ACB=35°,
∴∠ABC=90°-∠ACB=90°-35°=55°,
∵四边形ABCD是平行四边形,对角相等,
∴∠D=∠ABC=55°。
(2) 连接OA,
∵AD与⊙O相切,A为切点,根据切线的性质得OA⊥AD,
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AD//BC,
∴OA⊥BC,由垂径定理可得$\overset{\frown}{AB}=\overset{\frown}{AC}$,
∵∠ACB=35°是对应$\overset{\frown}{AB}$的圆周角,根据圆周角定理,$\overset{\frown}{AB}$的度数为$2×35°=70°$,
∴$\overset{\frown}{AC}$对应的圆心角∠AOC=70°,
已知⊙O半径$r=6$,代入弧长公式$l=\frac{nπr}{180}$,得:
$\overset{\frown}{AC}$的长$=\frac{70π×6}{180}=\frac{7π}{3}$。
【答案】
(1) $55°$ (2) $\frac{7π}{3}$
【知识点】
圆周角定理,切线的性质,弧长计算
【点评】
本题是圆与平行四边形结合的基础综合题,解题的关键是熟练掌握圆的相关性质,合理添加辅助线转化条件,需要学生能灵活运用基础定理建立已知和未知的关联。
【难度系数】
0.65
24.(10分)“我运动,我健康,我快乐!”随着人们对身心健康的关注度越来越高,某市参加健身运动的人数逐年增多,从2021年的32万人增加到2023年的50万人.
(1)求该市参加健身运动人数的年均增长率.
(2)为支持市民的健身运动,市政府决定从A公司购买某种套装健身器材.该公司规定:若购买不超过100套,每套售价是1600元;若超过100套,每增加10套,售价每套可降低40元.但最低售价不得少于1000元.已知市政府向该公司支付货款24万元,求购买的这种健身器材的套数.
答案:24. (1) 该市参加健身运动人数的年均增长率为25% (2) 购买的这种健身器材的套数为200套
解析:
【分析】
(1)第一问是平均增长率问题,解题核心是运用增长率公式:初始量×(1+年均增长率)ⁿ=增长n年后的量,本题中2021年到2023年间隔2年,设年均增长率为x,代入已知数据列一元二次方程,舍去不符合实际的负根即可求解。
(2)第二问是销售类总价问题,首先通过对比100套的总价和实际支付货款,判断购买套数超过100套;再计算出达到最低售价时的购买套数,确定所求套数的取值范围,设购买套数为y,根据“总价=套数×单价”列方程求解,最后检验解是否满足“最低售价不低于1000元”的限定,舍去不符合条件的根。
【解析】
(1)设该市参加健身运动人数的年均增长率为$x$。
由题意得:$32(1+x)^2=50$
整理得:$(1+x)^2=\frac{25}{16}$
开方得:$1+x=\pm\frac{5}{4}$
∵增长率为正数,
∴$1+x=\frac{5}{4}$,解得$x=0.25=25\%$,负根舍去。
(2)购买100套的总货款为:$100×1600=160000$元$=16$万元$<24$万元,因此购买套数超过100套。
当售价刚好为1000元时,每套降价$1600-1000=600$元,需要增加的套数为$\frac{600}{40}×10=150$套,即购买$100+150=250$套时售价为1000元,超过250套时单价仍为1000元。
设购买健身器材$y$套:
①当$100<y≤250$时,每套售价为$1600-40×\frac{y-100}{10}=2000-4y$元
根据总货款24万元=240000元,列方程:
$y(2000-4y)=240000$
整理得:$y^2-500y+60000=0$
因式分解得:$(y-200)(y-300)=0$
解得$y_1=200$,$y_2=300$,其中$y=300>250$不符合条件,舍去。
②当$y>250$时,每套售价为1000元,由$1000y=240000$得$y=240$,与$y>250$矛盾,舍去。
综上,购买套数为200套。
【答案】
(1)该市参加健身运动人数的年均增长率为25%;(2)购买的这种健身器材的套数为200套
【知识点】
一元二次方程的应用,平均增长率问题,销售问题
【点评】
本题是一元二次方程实际应用的常规题型,第一问较为基础,熟练掌握增长率公式即可求解;第二问的易错点是忽略最低售价的限制条件,求解后未对根的合理性进行检验,做题时要注意结合实际限定条件筛选答案。
【难度系数】
0.65