刊名: 教学与研究
Teaching and Research
主办: 中国人民大学
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 0257-2826
CN: 11-1454/G4
邮发代号: 2-256
历史沿革:
现用刊名:教学与研究
创刊时间:1953
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有关圆中常见辅助线的作法
【作者】 向 瑜
【机构】 (贵州省兴义市兴义思源实验学校)
【正文】摘 要:探索有关圆中辅助线的几种常见作法有:作直径所对的圆周角或垂直于直径的弦;添加弦心距或过切点的半经;添公弦或公切线,也常添连心线;把半径,连心线,公切线集中在一个三角形中,转化为直角三角形或构造等腰三角形的问题来加以解决;还有时作辅助圆。根据题目的需要,作出相关的辅助线,可以帮助我们解决圆的有关问题。
关键词:圆;辅助线;作法
在有关圆的问题中,除少数极简易者之外,一般都需要添加辅助线。辅助线的作法千变万化,添加适当的辅助线是实现转化的重要手段。要系统地掌握添加辅助线的方法并非易事,下面试探讨添加辅助线的基本方法。
解决圆的教学问题,往往需要在圆中添加适当的辅助线,辅助线是为实现解题思路而架设的桥梁,添加辅助线有一定的难度和技巧性。不适当的辅助线非但无助于解题思路的发现和展开,反而使图形更加混乱,使问题更加复杂。因此,我们努力做到有目的地添加辅助线。
当根据基本图形进行分析来沟通条件与结论的逻辑通路中断时,适当的添加一些辅助线,揭示一些隐含的已知条件就能达到添一线而全局皆活的效果。添加有效的辅助线:其一,可创造条件把已知条件与待解决的问题联系起来,从而找到解决问题的方法;其二,不仅已知条件中的相关因素相对集中了,而且包含了与待解决结论直接有关的因素;其三,扩大已知,揭露隐含的已知条件,发挥点、线的作用。
在充分认识到以上这些辅助线的意义和作用之后,我们可以发现,在圆的有关问题中添加辅助线实际上也是有规律可循的,从而就不会盲目的进行添线了,下面探讨有关圆的辅助线的几种常见作法。
一、 遇有半圆或圆中有直径,常作出直径所对的圆周角或作垂直于直径的弦。
例1 已知 在△ABC中,AB=AC,以AB为直径作⊙O交BC于点D,过D作⊙O的切线DM交AC于M,(如图1)
求证 DM⊥AC
分析:由AB是直径,故只要连结AD就得AB所对的
圆周角∠ADB=90O,又由等腰三角形性质可得∠1=∠2,
再由弦切角的性质可得∠ADM=∠B,故易证
∠AMD=∠ADB=90O,从而DM⊥AC.
例2 已知 AB为⊙O的直径, CD⊥AB垂足为D,C为弧AE的中点,连AE交CD于P点.(如图2):
求证 AP=CP.
分析:延长CD交⊙O于F点,由垂径定理易得
AF(弧)= AC(弧)= CB(弧),
∴∠CAE=∠ACF,从而AP=CP.
二、 遇圆中有弦,常常连结圆心和弦的端点,构造等腰三角形。
例3 已知 CD是⊙O的直径,∠EOD=84O,AE交⊙O于点B,且AB=OC,求∠A.(如图3)
分析:连结BO,BO=OE, ∠OBE=∠OEB
AB=OC=OB,∴ ∠A=∠BOA
又∵∠OBE=∠A+∠BOA=2∠A
∴∠E=∠OBE=2∠A
∴∠EOD=∠A+∠AEO=3∠A
例4 已知 AB是⊙O的直径,弦PQ交AB于M,并且PM=MO. (如图4)
求证 AP(弧)=BQ(弧).
分析:连结PO和QO得等腰三角形△PMO和等
腰三角形△POB
∠MPO=∠MOP=∠PQO
∠QOB=∠QMO+∠PQO=∠MPO+∠AOP+∠PQO=3∠AOP
∴AP(弧)=BQ(弧).
三、 遇圆中有切线,常连结过切点的半径或过切点的弦。
例5已知 ⊙O的两个半径OA⊥OB,P为OB上任一点,连结AP并延长交⊙O于Q,过
Q作切线与OB延长线交于C,(如图5)
求证 CP=CQ
分析:因CQ为切线,故可连结OQ,则
∠OAP+∠OPA=∠OQP+∠PQC=90O,而
∠OQP=∠OAP,∠OPA=∠QPC。
∴∠PQC=QPC,∴CP=CQ
例6 已知 △ABC中,∠1=∠2,⊙O过A、D两点,且与BC切于D点,(如图6)求证: EF//BC。
分析:欲证EF//BC,可找同位角或内错角是否相等,
显然同位角相等不易证,于是可连结DE,
得一对内错角∠BDE与∠DEF,
由圆的性质可知这两个角分别等于∠1和∠2,
故易证EF//BC。
(说明:由有切线且在同圆中等弧所对的圆周角相等想到连结弦。)
四、两圆相交或相切,常添公共弦或公切线,也常添连心线。
例7 已知两圆相交于A、B两点,P为⊙O2上的任意点,
PE为切线,连结PA、PB与⊙O2分别交于C、D两点,(如图7).
求证 CD∥PE
分析:两圆相交时,常添公共弦以联系两圆内元素间的关系,
连结AB,由弦切角定理及A、B、C、D四点共圆的关系,
就有∠1=∠2=∠3,∴CD∥PE
例8 已知 ⊙O1与⊙O2外切于点P,过P点作两条直线分别交⊙O1与⊙O2于点A、B、C、D,(如图8)
求证 PB·PC=PA·PD。
分析:欲证PB·PC=PA·PD,
即证PA∶PB=PC∶PD,由此
可作辅助线AC、BD,并证
AC//DB,要证平行,只需证
一对内错角相等,如∠C=∠D,
然后考虑到这两个角分别与弦
切角有关,进而再作辅助线即
两圆公切线MN,从而问题迎刃而解。
五、 在有关两圆公切线的问题中,常把半径,、连心线、公切线集中在一个三角形中,转化为直角三角形的问题来加以解决。
例9 两圆外切,则外公切线长是两圆直径的比例中项。
已知 ⊙O1和⊙O2外切于点P,它们的半径分别为r1和r2,AB为两圆的外公切线长,(如图9)
求证 AB2=2r1·2r2
分析:连结连心线O1O2(必过P点),过O2作
O2C⊥O1A,这样就把条件集中在Rt△O1O2C中了,
于是有AB2=OC22=(r1+r2)2-(r1-r2)2=4r1r2=2r1·2r2
即证
例10已知 ⊙O1与⊙O2内切于点T,经过切点T的直线与⊙O1与⊙O2分别相交于点A和B,(如图10)
求证 TA∶TB=O1A∶O2B。
分析:欲证TA∶TB=O1A∶O2B,可考虑证这
四条线段所在的三角形相似,即证△TO1A∽△TO2B,
于是只需连结O2O1,并延长,必过切点,则产生
△TO1A和△TO2B,由∠1= ∠2=∠T,则O1A// O2B,
易证线段比相等。
六、 根据四点共圆的条件作辅助圆。
例11已知从两圆心外一点P,作大圆的切线PA及小圆的切线PB和PC,A、B、C是切点,(如图11)
求证 ∠OAB=∠OAC。
分析:欲证∠OAB=∠OAC,得证∠OAB,
∠OAC是同圆中等弧或同弧所对的圆周角即可,
连结OB、OC、OP,根据“四点共圆”的条件得
O、B、A、C四点都在以OP为直径的圆上,
从而可得小圆上的两弦OB、OC(它们是小圆的半径)相等,
即:OB=OC,因此,∠OAB=∠OAC。
例12已知 CD⊥AB于D,DE⊥BE于E,DF⊥AC于F,
(如图12)
求证 A、B、E、F共圆。
分析:要证A、B、E、F四点共圆,只需证∠1=∠A,
而由已知C、F、D、E四点共圆得∠1=∠2,又CD⊥AB,
DF⊥AC,∴∠2=∠A,因此∠1=∠A,问题得证。
圆中辅助线的添加,是学习有关圆问题的一个难点,学生在做圆的问题时,明知需要引辅助线,但又不知如何引,而是乱加辅助线,反而使图形复杂,影响思路与问题的解决。因此,恰当添加辅助线,使问题迎刃而解,从而调动学生积极性,激发学习兴趣,开发智力,掌握解题技能与技巧,提高解题效率,培养思维能力。
参考文献:
[1]刘千章编著. 巧添辅助线[M],科学出版社。
[2]杨德泽等编. 精讲 精练 精编[M],吉林教育出版社,2001。
[3]王岳庭等编. 几何难点辅导[M],青海人民出版社出版。
[4]怎样添加平面几何辅助线[M],北京:中国致公出版社。
[4]初等几何研究(平面部分)[M],吉林教育出版社。
关键词:圆;辅助线;作法
在有关圆的问题中,除少数极简易者之外,一般都需要添加辅助线。辅助线的作法千变万化,添加适当的辅助线是实现转化的重要手段。要系统地掌握添加辅助线的方法并非易事,下面试探讨添加辅助线的基本方法。
解决圆的教学问题,往往需要在圆中添加适当的辅助线,辅助线是为实现解题思路而架设的桥梁,添加辅助线有一定的难度和技巧性。不适当的辅助线非但无助于解题思路的发现和展开,反而使图形更加混乱,使问题更加复杂。因此,我们努力做到有目的地添加辅助线。
当根据基本图形进行分析来沟通条件与结论的逻辑通路中断时,适当的添加一些辅助线,揭示一些隐含的已知条件就能达到添一线而全局皆活的效果。添加有效的辅助线:其一,可创造条件把已知条件与待解决的问题联系起来,从而找到解决问题的方法;其二,不仅已知条件中的相关因素相对集中了,而且包含了与待解决结论直接有关的因素;其三,扩大已知,揭露隐含的已知条件,发挥点、线的作用。
在充分认识到以上这些辅助线的意义和作用之后,我们可以发现,在圆的有关问题中添加辅助线实际上也是有规律可循的,从而就不会盲目的进行添线了,下面探讨有关圆的辅助线的几种常见作法。
一、 遇有半圆或圆中有直径,常作出直径所对的圆周角或作垂直于直径的弦。
例1 已知 在△ABC中,AB=AC,以AB为直径作⊙O交BC于点D,过D作⊙O的切线DM交AC于M,(如图1)
求证 DM⊥AC
分析:由AB是直径,故只要连结AD就得AB所对的
圆周角∠ADB=90O,又由等腰三角形性质可得∠1=∠2,
再由弦切角的性质可得∠ADM=∠B,故易证
∠AMD=∠ADB=90O,从而DM⊥AC.
例2 已知 AB为⊙O的直径, CD⊥AB垂足为D,C为弧AE的中点,连AE交CD于P点.(如图2):
求证 AP=CP.
分析:延长CD交⊙O于F点,由垂径定理易得
AF(弧)= AC(弧)= CB(弧),
∴∠CAE=∠ACF,从而AP=CP.
二、 遇圆中有弦,常常连结圆心和弦的端点,构造等腰三角形。
例3 已知 CD是⊙O的直径,∠EOD=84O,AE交⊙O于点B,且AB=OC,求∠A.(如图3)
分析:连结BO,BO=OE, ∠OBE=∠OEB
AB=OC=OB,∴ ∠A=∠BOA
又∵∠OBE=∠A+∠BOA=2∠A
∴∠E=∠OBE=2∠A
∴∠EOD=∠A+∠AEO=3∠A
例4 已知 AB是⊙O的直径,弦PQ交AB于M,并且PM=MO. (如图4)
求证 AP(弧)=BQ(弧).
分析:连结PO和QO得等腰三角形△PMO和等
腰三角形△POB
∠MPO=∠MOP=∠PQO
∠QOB=∠QMO+∠PQO=∠MPO+∠AOP+∠PQO=3∠AOP
∴AP(弧)=BQ(弧).
三、 遇圆中有切线,常连结过切点的半径或过切点的弦。
例5已知 ⊙O的两个半径OA⊥OB,P为OB上任一点,连结AP并延长交⊙O于Q,过
Q作切线与OB延长线交于C,(如图5)
求证 CP=CQ
分析:因CQ为切线,故可连结OQ,则
∠OAP+∠OPA=∠OQP+∠PQC=90O,而
∠OQP=∠OAP,∠OPA=∠QPC。
∴∠PQC=QPC,∴CP=CQ
例6 已知 △ABC中,∠1=∠2,⊙O过A、D两点,且与BC切于D点,(如图6)求证: EF//BC。
分析:欲证EF//BC,可找同位角或内错角是否相等,
显然同位角相等不易证,于是可连结DE,
得一对内错角∠BDE与∠DEF,
由圆的性质可知这两个角分别等于∠1和∠2,
故易证EF//BC。
(说明:由有切线且在同圆中等弧所对的圆周角相等想到连结弦。)
四、两圆相交或相切,常添公共弦或公切线,也常添连心线。
例7 已知两圆相交于A、B两点,P为⊙O2上的任意点,
PE为切线,连结PA、PB与⊙O2分别交于C、D两点,(如图7).
求证 CD∥PE
分析:两圆相交时,常添公共弦以联系两圆内元素间的关系,
连结AB,由弦切角定理及A、B、C、D四点共圆的关系,
就有∠1=∠2=∠3,∴CD∥PE
例8 已知 ⊙O1与⊙O2外切于点P,过P点作两条直线分别交⊙O1与⊙O2于点A、B、C、D,(如图8)
求证 PB·PC=PA·PD。
分析:欲证PB·PC=PA·PD,
即证PA∶PB=PC∶PD,由此
可作辅助线AC、BD,并证
AC//DB,要证平行,只需证
一对内错角相等,如∠C=∠D,
然后考虑到这两个角分别与弦
切角有关,进而再作辅助线即
两圆公切线MN,从而问题迎刃而解。
五、 在有关两圆公切线的问题中,常把半径,、连心线、公切线集中在一个三角形中,转化为直角三角形的问题来加以解决。
例9 两圆外切,则外公切线长是两圆直径的比例中项。
已知 ⊙O1和⊙O2外切于点P,它们的半径分别为r1和r2,AB为两圆的外公切线长,(如图9)
求证 AB2=2r1·2r2
分析:连结连心线O1O2(必过P点),过O2作
O2C⊥O1A,这样就把条件集中在Rt△O1O2C中了,
于是有AB2=OC22=(r1+r2)2-(r1-r2)2=4r1r2=2r1·2r2
即证
例10已知 ⊙O1与⊙O2内切于点T,经过切点T的直线与⊙O1与⊙O2分别相交于点A和B,(如图10)
求证 TA∶TB=O1A∶O2B。
分析:欲证TA∶TB=O1A∶O2B,可考虑证这
四条线段所在的三角形相似,即证△TO1A∽△TO2B,
于是只需连结O2O1,并延长,必过切点,则产生
△TO1A和△TO2B,由∠1= ∠2=∠T,则O1A// O2B,
易证线段比相等。
六、 根据四点共圆的条件作辅助圆。
例11已知从两圆心外一点P,作大圆的切线PA及小圆的切线PB和PC,A、B、C是切点,(如图11)
求证 ∠OAB=∠OAC。
分析:欲证∠OAB=∠OAC,得证∠OAB,
∠OAC是同圆中等弧或同弧所对的圆周角即可,
连结OB、OC、OP,根据“四点共圆”的条件得
O、B、A、C四点都在以OP为直径的圆上,
从而可得小圆上的两弦OB、OC(它们是小圆的半径)相等,
即:OB=OC,因此,∠OAB=∠OAC。
例12已知 CD⊥AB于D,DE⊥BE于E,DF⊥AC于F,
(如图12)
求证 A、B、E、F共圆。
分析:要证A、B、E、F四点共圆,只需证∠1=∠A,
而由已知C、F、D、E四点共圆得∠1=∠2,又CD⊥AB,
DF⊥AC,∴∠2=∠A,因此∠1=∠A,问题得证。
圆中辅助线的添加,是学习有关圆问题的一个难点,学生在做圆的问题时,明知需要引辅助线,但又不知如何引,而是乱加辅助线,反而使图形复杂,影响思路与问题的解决。因此,恰当添加辅助线,使问题迎刃而解,从而调动学生积极性,激发学习兴趣,开发智力,掌握解题技能与技巧,提高解题效率,培养思维能力。
参考文献:
[1]刘千章编著. 巧添辅助线[M],科学出版社。
[2]杨德泽等编. 精讲 精练 精编[M],吉林教育出版社,2001。
[3]王岳庭等编. 几何难点辅导[M],青海人民出版社出版。
[4]怎样添加平面几何辅助线[M],北京:中国致公出版社。
[4]初等几何研究(平面部分)[M],吉林教育出版社。