九年级数学圆 几何综合单元培优测试卷

九年级数学圆 几何综合单元培优测试卷

一、初三数学 圆易错题压轴题（难）

1．如图，在直角体系中,直线AB 交x 轴于点A(5,0),交y 轴于点B,AO 是⊙M 的直径,其半圆交AB 于点C,且AC=3.取BO 的中点D,连接CD 、MD 和OC ． （1）求证：CD 是⊙M 的切线；

（2）二次函数的图象经过点D 、M 、A,其对称轴上有一动点P,连接PD 、PM,求△PDM 的周长最小时点P 的坐标；

（3）在（2）的条件下,当△PDM 的周长最小时,抛物线上是否存在点Q ，使S △PDM =6S △QAM ？若存在，求出点Q 的坐标；若不存在，请说明理由.

【答案】解：（1）证明：连接CM ，

∵OA 为⊙M 直径，∴∠OCA=90°．∴∠OCB=90°． ∵D 为OB 中点，∴DC=DO ．∴∠DCO=∠DOC ． ∵MO=MC ，∴∠MCO=∠MOC ． ∴

．

又∵点C 在⊙M 上，∴DC 是⊙M 的切线． （2）∵A 点坐标（5，0），AC=3 ∴在Rt △ACO 中，．

∴545(x )x 5)12152-

=--（，∴，解得10

OD 3

=

． 又∵D 为OB 中点，∴

1552

4

+∴D 点坐标为（0，154)．

连接AD ，设直线AD 的解析式为y=kx+b ，则有

解得．

∴直线AD 为

．

∵二次函数的图象过M （5

6

，0)、A(5，0)， ∴抛物线对称轴x=

154

． ∵点M 、A 关于直线x=154对称，设直线AD 与直线x=15

4

交于点P ， ∴PD+PM 为最小．

又∵DM 为定长，∴满足条件的点P 为直线AD 与直线x=15

4

的交点． 当x=

15

4时，45y (x )x 5)152

=

--（． ∴P 点的坐标为（15

4，56

）． （3）存在． ∵

，5

y a(x )x 5)2

=--（

又由（2）知D （0，154)，P （15

4，56

）， ∴由

，得

，解得y Q =±

103

．

∵二次函数的图像过M(0，5

6

)、A(5，0）， ∴设二次函数解析式为，

又∵该图象过点D （0，15

4

)，∴，解得a=

512

． ∴二次函数解析式为

．

又∵Q 点在抛物线上，且y Q =±103

． ∴当y Q =103

时，，解得x=

1552-或x=1552

+；

当y Q =5

12

-

时，，解得x=

15

4

．

∴点Q 的坐标为（15524

-，103)，或（15524+，10

3)，或（154，512-）．

【解析】

试题分析：（1）连接CM ，可以得出CM=OM ，就有∠MOC=∠MCO ，由OA 为直径，就有∠ACO=90°，D 为OB 的中点，就有CD=OD ，∠DOC=∠DCO ，由∠DOC+∠MOC=90°就可以得出∠DCO+∠MCO=90°而得出结论．

（2）根据条件可以得出2222OC OA AC 534=-=-=和OC OB

tan OAC AC OA

∠=

=，从而求出OB 的值，根据D 是OB 的中点就可以求出D 的坐标，由待定系数法就可以求出抛物线的解析式，求出对称轴，根据轴对称的性质连接AD 交对称轴于P ，先求出AD 的解析式就可以求出P 的坐标． （3）根据PDM DAM PAM S S S ???=-，求出Q 的纵坐标，求出二次函数解析

式即可求得横坐标．

2．如图①，一个Rt △DEF 直角边DE 落在AB 上，点D 与点B 重合，过A 点作二射线AC 与斜边EF 平行，己知AB=12，DE=4，DF=3，点P 从A 点出发，沿射线AC 方向以每秒2个单位的速度运动，Q 为AP 中点，设运动时间为t 秒（t ＞0）? （1）当t=5时，连接QE ，PF ，判断四边形PQEF 的形状；

（2）如图②，若在点P 运动时，Rt △DEF 同时沿着BA 方向以每秒1个单位的速度运动，当D 点到A 点时，两个运动都停止，M 为EF 中点，解答下列问题： ①当D 、M 、Q 三点在同一直线上时，求运动时间t ；

②运动中，是否存在以点Q 为圆心的圆与Rt △DEF 两个直角边所在直线都相切？若存在，求出此时的运动时间t ；若不存在，说明理由．

【答案】（1）平行四边形EFPQ 是菱形；（2）t=；当t 为5秒或10秒时，以点Q 为圆

心的圆与Rt △DEF 两个直角边所在直线都相切． 【解析】

试题分析：（1）过点Q 作QH ⊥AB 于H ，如图①，易得PQ=EF=5，由AC ∥EF 可得四边形EFPQ 是平行四边形，易证△AHQ ∽△EDF ，从而可得AH=ED=4，进而可得AH=HE=4，根据垂直平分线的性质可得AQ=EQ ，即可得到PQ=EQ ，即可得到平行四边形EFPQ 是菱形； （2）①当D 、M 、Q 三点在同一直线上时，如图②，则有AQ=t ，EM=EF=，AD=12-t ，DE=4．由EF ∥AC 可得△DEM ∽△DAQ ，然后运用相似三角形的性质就可求出t 的值；

②若以点Q为圆心的圆与Rt△DEF两个直角边所在直线都相切，则点Q在∠ADF的角平分线上（如图③）或在∠FDB的角平分线（如图④）上，故需分两种情况讨论，然后运用相似三角形的性质求出AH、DH（用t表示），再结合AB=12，DB=t建立关于t的方程，然后解这个方程就可解决问题．

试题解析：（1）四边形EFPQ是菱形．

理由：过点Q作QH⊥AB于H，如图①，

∵t=5，∴AP=2×5=10．

∵点Q是AP的中点，

∴AQ=PQ=5．

∵∠EDF=90°，DE=4，DF=3，

∴EF==5，

∴PQ=EF=5．

∵AC∥EF，

∴四边形EFPQ是平行四边形，且∠A=∠FEB．

又∵∠QHA=∠FDE=90°，

∴△AHQ∽△EDF，

∴．

∵AQ=EF=5，

∴AH=ED=4．

∵AE=12-4=8，

∴HE=8-4=4，

∴AH=EH，

∴AQ=EQ，

∴PQ=EQ，

∴平行四边形EFPQ是菱形；

（2）①当D、M、Q三点在同一直线上时，如图②，

此时AQ=t，EM=EF=，AD=12-t，DE=4．

∵EF∥AC，

∴△DEM∽△DAQ，

∴，

∴，

解得t=；

②存在以点Q为圆心的圆与Rt△DEF两个直角边所在直线都相切，此时点Q在∠ADF的角平分线上或在∠FDB的角平分线上．Ⅰ．当点Q在∠ADF的角平分线上时，

过点Q作QH⊥AB于H，如图③，

则有∠HQD=∠HDQ=45°，

∴QH=DH．

∵△AHQ∽△EDF（已证），

∴，

∴，

∴QH=，AH=，

∴DH=QH=．

∵AB=AH+HD+BD=12，DB=t，

∴++t=12，

∴t=5；

Ⅱ．当点Q在∠FDB的角平分线上时，

过点Q作QH⊥AB于H，如图④，

同理可得DH=QH=，AH=．

∵AB=AD+DB=AH-DH+DB=12，DB=t，

∴-+t=12，

∴t=10．

综上所述：当t为5秒或10秒时，以点Q为圆心的圆与Rt△DEF两个直角边所在直线都相切．

考点：1．圆的综合题；2．线段垂直平分线的性质；3．勾股定理；4．菱形的判定；5．相似三角形的判定与性质．

3．在直角坐标系中，⊙C过原点O，交x轴于点A（2，0），交y轴于点B（0，）．（1）求圆心C的坐标．

（2）抛物线y=ax2+bx+c过O，A两点，且顶点在正比例函数y=-的图象上，求抛物线的解析式．

（3）过圆心C作平行于x轴的直线DE，交⊙C于D，E两点，试判断D，E两点是否在（2）中的抛物线上．

（4）若（2）中的抛物线上存在点P（x0，y0），满足∠APB为钝角，求x0的取值范围．

【答案】（1）圆心C的坐标为（1，）；

（2）抛物线的解析式为y=x2﹣x；

（3）点D、E均在抛物线上；

（4）﹣1＜x0＜0，或2＜x0＜3．

【解析】

试题分析：（1）如图线段AB是圆C的直径，因为点A、B的坐标已知，根据平行线的性质即可求得点C的坐标；

（2）因为抛物线过点A、O，所以可求得对称轴，即可求得与直线y=﹣x的交点，即是二次函数的顶点坐标，利用顶点式或者一般式，采用待定系数法即可求得抛物线的解析式；

（3）因为DE∥x轴，且过点C，所以可得D、E的纵坐标为，求得直径AB的长，可得D、E的横坐标，代入解析式即可判断；

（4）因为AB为直径，所以当抛物线上的点P在⊙C的内部时，满足∠APB为钝角，所以﹣1＜x0＜0，或2＜x0＜3．

试题分析：（1）∵⊙C经过原点O

∴AB为⊙C的直径

∴C为AB的中点

过点C作CH垂直x轴于点H，则有CH=OB=，OH=OA=1

∴圆心C的坐标为（1，）．

（2）∵抛物线过O、A两点，

∴抛物线的对称轴为x=1，

∵抛物线的顶点在直线y=﹣x上，

∴顶点坐标为（1，﹣）．

把这三点的坐标代入抛物线y=ax2+bx+c，得，

解得，

∴抛物线的解析式为y=x2﹣x．

（3）∵OA=2，OB=2，

∴AB==4，即⊙C的半径r=2，

∴D（3，），E（﹣1，），

代入y=x2﹣x检验，知点D、E均在抛物线上．

（4）∵AB为直径，

∴当抛物线上的点P在⊙C的内部时，满足∠APB为钝角，

∴﹣1＜x0＜0，或2＜x0＜3．

考点：二次函数综合题．

4．在△ABC中，∠A=90°，AB=4，AC=3，M是AB上的动点（不与A，B重合），过M点作

MN∥BC交AC于点N．

（1）如图1，把△AMN沿直线MN折叠得到△PMN，设AM=x．

i．若点P正好在边BC上，求x的值；

ii．在M的运动过程中，记△MNP与梯形BCNM重合的面积为y，试求y关于x的函数关系式，并求y的最大值．

（2）如图2，以MN为直径作⊙O，并在⊙O内作内接矩形AMQN．试判断直线BC与⊙O的位置关系，并说明理由．

【答案】（1）i．当x=2时，点P恰好落在边BC上；ii． y=，

当x=时，重叠部分的面积最大，其值为2；（2）当x=时，⊙O与直线BC相切；当x＜

时，⊙O与直线BC相离；x＞时，⊙O与直线BC相交．

【解析】

试题分析：（1）i．根据轴对称的性质，可求得相等的线段与角，可得点M是AB中点，即当x=AB=2时，点P恰好落在边BC上；

ii．分两种情况讨论：①当0＜x≤2时，△MNP与梯形BCNM重合的面积为△MNP的面积，根据轴对称的性质△MNP的面积等于△AMN的面积，易见y=x2

②当2＜x＜4时，如图2，设PM，PN分别交BC于E，F，由i．知ME=MB=4-x∴PE=PM-ME=x-（4-x）=2x-4，由题意知△PEF∽△ABC，利用相似三角形的性质即可求得．

（2）利用分类讨论的思想，先求的直线BC与⊙O相切时，x的值，然后得到相交，相离时x的取值范围．

试题解析：（1）i．如图1，

由轴对称性质知：AM=PM，∠AMN=∠PMN，

又MN∥BC，

∴∠PMN=∠BPM，∠AMN=∠B，

∴∠B=∠BPM，

∴AM=PM=BM，

∴点M是AB中点，即当x=AB=2时，点P恰好落在边BC上．ii．以下分两种情况讨论：

①当0＜x≤2时，

∵MN∥BC，

∴△AMN∽△ABC，

∴，

∴，

∴AN=，

△MNP与梯形BCNM重合的面积为△MNP的面积，

∴，

②当2＜x＜4时，如图2，

设PM，PN分别交BC于E，F，

由（2）知ME=MB=4-x，

∴PE=PM-ME=x-（4-x）=2x-4，

由题意知△PEF∽△ABC，

∴，

∴S△PEF=（x-2）2，

∴y=S△PMN-S△PEF=，

∵当0＜x≤2时，y=x2，

∴易知y最大=，

又∵当2＜x＜4时，y=，

∴当x=时（符合2＜x＜4），y最大=2，

综上所述，当x=时，重叠部分的面积最大，其值为2．（2））如图3，

设直线BC与⊙O相切于点D，连接AO，OD，则AO=OD=MN．

在Rt△ABC中，BC==5；

由（1）知△AMN∽△ABC，

∴，即，

∴MN=x

∴OD=x，

过M点作MQ⊥BC于Q，则MQ=OD=x，

在Rt△BMQ与Rt△BCA中，∠B是公共角，

∴△BMQ∽△BCA，

∴，

∴BM=，AB=BM+MA=x+x=4

∴x=，

∴当x=时，⊙O与直线BC相切；

当x＜时，⊙O与直线BC相离；

x＞时，⊙O与直线BC相交．

考点：圆的综合题．

5．如图，△ABC内接于⊙O，AB是直径，过点A作直线MN，且∠MAC＝∠ABC．

（1）求证：MN是⊙O的切线．

（2）设D是弧AC的中点，连结BD交AC于点G，过点D作DE⊥AB于点E，交AC于点F．

①求证：FD＝FG．

②若BC＝3，AB＝5，试求AE的长．

【答案】（1）见解析；（2）①见解析；②AE＝1

【解析】

【分析】

（1）由AB为直径知∠ACB＝90°，∠ABC+∠CAB＝90°．由∠MAC＝∠ABC可证得

∠MAC+∠CAB＝90°，则结论得证；

（2）①证明∠BDE＝∠DGF即可．∠BDE＝90°﹣∠ABD；∠DGF＝∠CGB＝90°﹣∠CBD．因为D是弧AC的中点，所以∠ABD＝∠CBD．则问题得证；

②连接AD、CD，作DH⊥BC，交BC的延长线于H点．证明Rt△ADE≌Rt△CDH，可得AE＝CH．根据AB＝BH可求出答案．

【详解】

（1）证明：∵AB是直径，

∴∠ACB＝90°，

∴∠CAB+∠ABC＝90°；

∵∠MAC＝∠ABC，

∴∠MAC+∠CAB＝90°，即MA⊥AB，

∴MN是⊙O的切线；

（2）①证明：∵D是弧AC的中点，

∴∠DBC＝∠ABD，

∵AB是直径，

∴∠CBG+∠CGB＝90°，

∵DE⊥AB，

∴∠FDG+∠ABD＝90°，

∵∠DBC＝∠ABD，

∴∠FDG＝∠CGB＝∠FGD，

∴FD＝FG；

②解：连接AD、CD，作DH⊥BC，交BC的延长线于H点．

∵∠DBC＝∠ABD，DH⊥BC，DE⊥AB，

∴DE＝DH，

在Rt △BDE 与Rt △BDH 中，

DH DE

BD BD

=??

=?， ∴Rt △BDE ≌Rt △BDH （HL ）， ∴BE ＝BH ， ∵D 是弧AC 的中点， ∴AD ＝DC ，

在Rt △ADE 与Rt △CDH 中，

DE DH

AD CD =??

=?

， ∴Rt △ADE ≌Rt △CDH （HL ）． ∴AE ＝CH ．

∴BE ＝AB ﹣AE ＝BC+CH ＝BH ，即5﹣AE ＝3+AE ， ∴AE ＝1． 【点睛】

本题是圆的综合题，考查了切线的判定，圆周角定理，全等三角形的判定与性质，等腰三角形的判定，正确作出辅助线来构造全等三角形是解题的关键．

6．如图，AB 为⊙O 的直径，CD ⊥AB 于点G ，E 是CD 上一点，且BE ＝DE ，延长EB 至点P ，连接CP ，使PC ＝PE ，延长BE 与⊙O 交于点F ，连结BD ，FD ． （1）连结BC ，求证：△BCD ≌△DFB ； （2）求证：PC 是⊙O 的切线； （3）若tan F ＝

23，AG ﹣BG ＝

5

33

，求ED 的值．

【答案】（1）详见解析；（2）详见解析；（3）DE 133

【解析】 【分析】

（1）由BE=DE 可知∠CDB=∠FBD ，而∠BFD=∠DCB ，BD 是公共边，结论显然成立． （2）连接OC ，只需证明OC ⊥PC 即可．根据三角形外角知识以及圆心角与圆周角关系可知∠PEC=2∠CDB=∠COB ，由PC=PE 可知∠PCE=∠PEC=∠COB ，注意到AB ⊥CD ，于是∠COB+∠OCG=90°=∠OCG+∠PEC=∠OCP ，结论得证．

（3）由于∠BCD=∠F，于是tan∠BCD=tanF=2

3

=

BG

CG

，设BG=2x，则CG=3x．注意到AB是

直径，连接AC，则∠ACB是直角，由射影定理可知CG2=BG?AG，可得出AG的表达式（用

x表示），再根据AG-BG=53

求出x的值，从而CG、CB、BD、CD的长度可依次得出，

最后利用△DEB∽△DBC列出比例关系算出ED的值．【详解】

解：（1）证明：因为BE＝DE，

所以∠FBD＝∠CDB，

在△BCD和△DFB中：

∠BCD＝∠DFB

∠CDB＝∠FBD

BD＝DB

所以△BCD≌△DFB（AAS）．

（2）证明：连接OC．

因为∠PEC＝∠EDB+∠EBD＝2∠EDB，

∠COB＝2∠EDB，

所以∠COB＝∠PEC，

因为PE＝PC，

所以∠PEC＝∠PCE，

所以∠PCE＝∠COB，

因为AB⊥CD于G，

所以∠COB+∠OCG＝90°，

所以∠OCG+∠PEC＝90°，

即∠OCP＝90°，

所以OC⊥PC，

所以PC是圆O的切线．

（3）因为直径AB⊥弦CD于G，

所以BC＝BD，CG＝DG，

所以∠BCD＝∠BDC，

因为∠F＝∠BCD，tanF＝2

3

，

所以∠tan ∠BCD ＝

23＝BG CG

， 设BG ＝2x ，则CG ＝3x ． 连接AC ，则∠ACB ＝90°，

由射影定理可知：CG 2＝AG?BG ，

所以AG ＝229922

x C x

G x G B ==

，

因为AG ﹣BG ，

所以

23

92x x -=

，

解得x ＝

3

，

所以BG ＝2x CG ＝3x ＝

所以BC =，

所以BD ＝BC ＝

3

， 因为∠EBD ＝∠EDB ＝∠BCD ， 所以△DEB ∽△DBC ， 所以

B

DB DC DE

D =，

因为CD ＝2CG ＝

所以DE ＝2DB CD =

． 【点睛】

本题为圆的综合题，主要考查了垂径定理，圆心角与圆周角的性质、等腰三角形的性质、全等三角形的判定与性质、切线的判定、射影定理、勾股定理、相似三角形的判定与性质等重要知识点．第（1）、（2）问解答的关键是导角，难度不大，第（3）问解答的要点在于根据射影定理以及条件当中告诉的两个等量关系求出BG 、CG 、BC 、BD 、CD 的值，最后利用“共边子母型相似”（即△DEB ∽△DBC ）列比例方程求解ED ．

7．AB 是

O 直径，,C D 分别是上下半圆上一点，且弧BC =弧BD ，连接,AC BC ，

连接CD 交AB 于E ，

（1）如图(1)求证：90AEC ∠=?；

（2）如图(2)F 是弧AD 一点，点,M N 分别是弧AC 和弧FD 的中点，连接FD ，连接

MN 分别交AC ，FD 于,P Q 两点，求证：MPC NQD ∠=∠

（3）如图(3)在(2)问条件下，MN 交AB 于G ，交BF 于L ，过点G 作GH MN ⊥交AF 于H ，连接BH ，若,6,BG HF AG ABH ==?的面积等于8，求线段MN 的长度

【答案】（1）证明见解析；（2）证明见解析；（3）2410

MN =． 【解析】 【分析】

（1）由垂径定理即可证明；

（2）利用等弧所对的圆周角相等和三角形外角性质即可得到结论；

（3）由∠MPC=∠NQD 可得：∠BGL=∠BLG ，BL=BG ，作BR ⊥MN ，GT ⊥AF ，HK ⊥AB ，证明：GH 平分∠AGT ，利用相似三角形性质和角平分线性质求得△AGT 三边关系，再求出HK 与GH ，OS ⊥MN ，再利用相似三角形性质求出OS ，利用勾股定理求MN 即可． 【详解】

解：()1证明：∵BC BD =，AB 为直径， ∴AB ⊥CD ∴∠AEC=90°；

()2连接,OM ON ，

∵点M 是弧AC 的中点，点N 是弧DF 的中点， ∴AM CM =，FN DN =， ∴,OM AC ON FD ⊥⊥， ∵OM=ON ， ∴M N ∠=∠，

∵90M MPC N NQB ∠+∠=∠+∠=?，

MPC NQD ∴∠=∠；

()3如图3，过G 作GT ⊥AF 于T ，过H 作HK ⊥AB 于K ，过B 作BR ⊥MN 于R ，过O 作

OS ⊥MN 于S ，连接OM ，设BG=m ，

∵△ABH 的面积等于8，AG=6 ∴HK=

16

6

m +， ∵BC BD =，

∴∠BAC=∠BFD ，由（2）得∠MPC=∠NQD ∴∠AGM=∠FLN ∴∠BGL=∠BLG ∴BL=BG ， ∵BR ⊥MN ∴∠ABR=∠FBR ∵GH ⊥MN ∴GH ∥BR ∴∠AGH=∠ABR ∵AB 是直径，GT ⊥AF ∴∠AFB=∠ATG=90° ∴GT ∥BF ， 又∵GH ∥BR ∴∠TGH=∠FBR ∴∠AGH=∠TGH ， 又∵HK ⊥AG ，HT ⊥GT ， ∴HT=HK=

16

6

m +， ∵FH=BG=m ， ∴FT=16(8)(2)

66

m m m m m +--

=++， ∵GT ∥BF ，

∴

AT AG

FT BG

=， ∴6(8)(2)(6)m m AT m m +-=

+，616

m AH m

-=，48(6)(38)m KG TG m m ==+-，

∵222AT TG AG +=， 代入解得：m=4； ∴AB=10，OM=5，GK=24

5，HK=85

，OG=1 ∴GH=

810

， ∵OS ⊥MN

∴∠OSG=∠GKH=90°，GH ∥OS ∴∠HGK=∠GOS ∴△HGK ∽△GOS ， ∴

OS GK

OG GH

=， ∴310

10

OS =

， ∴222410

MG OM OG =-=， ∴2410

5

MN =； 【点睛】

本题考查了圆的性质，圆周角定理，垂径定理，相似三角形判定和性质，勾股定理等，综合性较强，尤其是第（3）问难度很大，计算量大，解题的关键是熟练掌握所学的知识，正确作出辅助线，运用数形结合的思想进行解题．

8．△ABC 内接于⊙O ，AB=AC ，BD ⊥AC ，垂足为点D ，交⊙O 于点E ，连接AE ．

（1）如图1，求证：∠BAC=2∠CAE ；

（2）如图2，射线AO 交线段BD 于点F ，交BC 边于点G ，连接CE ，求证：BF=CE ； （3）如图3，在（2）的条件下，连接CO 并延长，交线段BD 于点H ，交⊙O 于点M ，连接FM ，交AB 边于点N ，若BH=DH ，四边形BHOG 的面积为2，求线段MN 的长．

【答案】（1）见详解；（2）见详解；（3）6

MN

【解析】

【分析】

（1）先依据等腰三角形的性质和三角形的内角和定理证明∠BAC+2∠C=180°，然后得到

2∠CAE+2∠E=180°，然后根据同弧所对的圆周角相等得到∠E=∠C，即可得到结论；

（2）连接OB、OC．先依据SSS证明△ABO≌△ACO，从而得到∠BAO=∠CAO，然后在依据ASA证明△ABF≌△ACE，最后根据全等三角形的性质可证明BF=CE；

（3）连接HG、BM．由三线合一的性质证明BG=CG，从而得到HG是△BCD的中位线，则∠FHO=∠AFD=∠HFO，于是可得到HO=OF，然后得到∠OGH=∠OHG，从而得到OH=OG，则OF=OG，接下来证明四边形MFGB是矩形，然后由MF∥BC证明△MFH∽△CBH，从而可证明HF=FD．接下来再证明△ADF≌△GHF，由全等三角形的性质的到AF=FG，然后再证明△MNB≌△NAF，于是得到MN=NF．设S△OHF=S△OHG=a，则S△FHG=2a，S△BHG=4a，然后由S四边形BHOG

=52，可求得a=2，设HF=x，则BH=2x，然后证明△GFH∽△BFG，由相似三角形

的性质可得到HG=2x，然后依据S△BHG=1

2

BH?HG=42，可求得x=2，故此可得到HB、

GH的长，然后依据勾股定理可求得BG的长，于是容易求得MN的长．【详解】

解：（1）∵AB=AC，

∴∠ABC=∠ACB．

∴∠BAC+2∠C=180°．

∵BD⊥AC，

∴∠ADE=90°．

∴∠E+∠CAE=90°．

∴2∠CAE+2∠E=180°．

∵∠E=∠ACB，

∴2∠CAE+2∠ACB=180°．

∴∠BAC=2∠CAE．

（2）连接OB、OC．

∵AB=AC，AO=AO，OB=OC，

∴△ABO≌△ACO．

∴∠BAO=∠CAO．

∵∠BAC=2∠CAE，

∴∠BAO=∠CAE．

在△ABF和△ACE中，

ABF ACE

AB AC

BAF CAE

∠=∠

?

?

=

?

?∠=∠

?

，

∴△ABF≌△ACE．

∴BF=CE．

（3）连接HG、BM．

∵AB=AC，∠BAO=∠CAO，

∴AG⊥BC，BG=CG．

∵BH=DH，

∴HG是△BCD的中位线．

∴HG∥CD．

∴∠GHF=∠CDE=90°．

∵OA=OC，

∴∠OAC=∠OCA．

∵∠OAC+∠AFD=90°，∠OCA+∠FHO=90°，∴∠FHO=∠AFD=∠HFO．

∴HO=OF．

∵∠HFO+∠OGH=90°，∠OHF+∠OHG=90°，∴∠OGH=∠OHG．

∴OH=OG．

∴OF=OG．

∵OM=OC，

∴四边形MFCG是平行四边形．

又∵MC是圆O的直径，

∴∠CBM=90°．

∴四边形MFGB是矩形．

∴MB=FG，∠FMB=∠AFN=90°．

∵MF∥BC，

∴△MFH∽△CBH．

∴

1

2HF MF BH CB ==． ∴HF ：HD=1：2． ∴HF=FD ．

在△ADF 和△GHF 中，

AFD GFH ADF GHF FH FD ∠=∠??

∠=∠??=?

， ∴△ADF ≌△GHF ． ∴AF=FG ． ∴MB=AF ．

在△MNB 和△NAF 中，

90BMF AFN ANF BNM MB AF ∠=∠=???

∠=∠??=?

， ∴△MNB ≌△NAF ． ∴MN=NF ．

设S △OHF =S △OHG =a ，则S △FHG =2a ，S △BHG =4a ， ∴S 四边形BHOG

． ∴

． 设HF=x ，则BH=2x ．

∵∠HHG=∠GFB ，∠GHF=∠FGB ， ∴△GFH ∽△BFG ． ∴

HF GH HG BH =，即2x HG

HG x

=． ∴

． ∴S △BHG =

12BH?HG=1

2

， 解得：x=2． ∴HB=4，

． 由勾股定理可知：

． ∴

． ∴

． 【点睛】

本题主要考查的是圆的综合应用，解答本题主要应用了圆周角定理、全等三角形的性质和判定、相似三角形的性质和判断、勾股定理的应用、矩形的性质和判定，找出图中相似三角形和全等三角形是解题的关键．