第一篇:初三数学圆教案
初三数学 圆教案
一、本章知识框架
二、本章重点
1.圆的定义:
(1)线段OA绕着它的一个端点O旋转一周,另一个端点A所形成的封闭曲线,叫做圆.
(2)圆是到定点的距离等于定长的点的集合. 2.判定一个点P是否在⊙O上. 设⊙O的半径为R,OP=d,则有 d>r点P在⊙O 外; d=r点P在⊙O 上; d (1)圆心角:顶点在圆心的角叫圆心角. 圆心角的性质:圆心角的度数等于它所对的弧的度数. (2)圆周角:顶点在圆上,两边都和圆相交的角叫做圆周角. 圆周角的性质: ①圆周角等于它所对的弧所对的圆心角的一半. ②同弧或等弧所对的圆周角相等;在同圆或等圆中,相等的圆周角所对的弧相等. ③90°的圆周角所对的弦为直径;半圆或直径所对的圆周角为直角. ④如果三角形一边上的中线等于这边的一半,那么这个三角形是直角三角形. ⑤圆内接四边形的对角互补;外角等于它的内对角. (3)弦切角:顶点在圆上,一边和圆相交,另一边和圆相切的角叫弦切角. 弦切角的性质:弦切角等于它夹的弧所对的圆周角. 弦切角的度数等于它夹的弧的度数的一半. 4.圆的性质: (1)旋转不变性:圆是旋转对称图形,绕圆心旋转任一角度都和原来图形重合;圆是中心对称图形,对称中心是圆心. 在同圆或等圆中,两个圆心角,两条弧,两条弦,两条弦心距,这四组量中的任意一组相等,那么它所对应的其他各组分别相等. (2)轴对称:圆是轴对称图形,经过圆心的任一直线都是它的对称轴. 垂径定理及推论: (1)垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧. (2)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.(3)弦的垂直平分线过圆心,且平分弦对的两条弧. (4)平分一条弦所对的两条弧的直线过圆心,且垂直平分此弦.(5)平行弦夹的弧相等. 5.三角形的内心、外心、重心、垂心 (1)三角形的内心:是三角形三个角平分线的交点,它是三角形内切圆的圆心,在三角形内部,它到三角形三边的距离相等,通常用“I”表示. (2)三角形的外心:是三角形三边中垂线的交点,它是三角形外接圆的圆心,锐角三角形外心在三角形内部,直角三角形的外心是斜边中点,钝角三角形外心在三角形外部,三角形外心到三角形三个顶点的距离相等,通常用O表示.(3)三角形重心:是三角形三边中线的交点,在三角形内部;它到顶点的距离是到对边中点距离的2倍,通常用G表示.(4)垂心:是三角形三边高线的交点. 6.切线的判定、性质:(1)切线的判定: ①经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线. ②到圆心的距离d等于圆的半径的直线是圆的切线.(2)切线的性质: ①圆的切线垂直于过切点的半径. ②经过圆心作圆的切线的垂线经过切点. ③经过切点作切线的垂线经过圆心. (3)切线长:从圆外一点作圆的切线,这一点和切点之间的线段的长度叫做切线长. (4)切线长定理:从圆外一点作圆的两条切线,它们的切线长相等,这一点和圆心的连线平分两条切线的夹角. 7.圆内接四边形和外切四边形 (1)四个点都在圆上的四边形叫圆的内接四边形,圆内接四边形对角互补,外角等于内对角. (2)各边都和圆相切的四边形叫圆外切四边形,圆外切四边形对边之和相等. 8.直线和圆的位置关系: 设⊙O 半径为R,点O到直线l的距离为d. (1)直线和圆没有公共点直线和圆相离d>R. (2)直线和⊙O有唯一公共点直线l和⊙O相切d=R.(3)直线l和⊙O 有两个公共点直线l和⊙O 相交d . (1)外离(2)含(3)外切(4)d 内有唯一公共点,除这个点外,每个圆上的点都在另一个圆外部d=R+r. 的每个点都在内部有唯一公共点,除这个点外,内切d=R-r. 相交(5)有两个公共点R-r 10.两圆的性质: (1)两个圆是一个轴对称图形,对称轴是两圆连心线. (2)相交两圆的连心线垂直平分公共弦,相切两圆的连心线经过切点. 11.圆中有关计算: 圆的面积公式:,周长C=2πR. 圆心角为n°、半径为R的弧长. 圆心角为n°,半径为R,弧长为l的扇形的面积弓形的面积要转化为扇形和三角形的面积和、差来计算. . 圆柱的侧面图是一个矩形,底面半径为R,母线长为l的圆柱的体积为面积为2πRl,全面积为 .,侧圆锥的侧面展开图为扇形,底面半径为R,母线长为l,高为h的圆锥的侧面积为πRl,全面积为【经典例题精讲】 例1 如图23-2,已知AB为⊙O直径,C为上一点,CD⊥AB于D,∠OCD的平分线CP交⊙O于P,试判断P点位置是否随C点位置改变而改变?,母线长、圆锥高、底面圆的半径之间有 . 分析:要确定P点位置,我们可采用尝试的办法,在上再取几个符合条件的点试一试,观察P点位置的变化,然后从中观察规律. 解: 连结OP,P点为中点. 小结:此题运用垂径定理进行推断. 例2 下列命题正确的是()A.相等的圆周角对的弧相等 B.等弧所对的弦相等 C.三点确定一个圆 D.平分弦的直径垂直于弦. 解: A.在同圆或等圆中相等的圆周角所对的劣弧相等,所以A不正确. B.等弧就是在同圆或等圆中能重合的弧,因此B正确. C.三个点只有不在同一直线上才能确定一个圆. D.平分弦(不是直径)的直径垂直于此弦. 故选B. 例3 四边形ABCD内接于⊙O,∠A︰∠B︰∠C=1︰2︰3,求∠D. 分析:圆内接四边形对角之和相等,圆外切四边形对边之和相等. 解: 设∠A=x,∠B=2x,∠C=3x,则∠D=∠A+∠C-∠B=2x. x+2x+3x+2x=360°,x=45°. ∴∠D=90°. 小结:此题可变形为:四边形ABCD外切于⊙O,周长为20,且AB︰BC︰CD=1︰2︰3,求AD的长. 例4 为了测量一个圆柱形铁环的半径,某同学采用如下方法:将铁环平放在水平桌面上,用一个锐角为30°的三角板和一个刻度尺,用如图23-4所示方法得到相关数据,进而可以求得铁环半径.若测得PA=5cm,则铁环的半径是__________cm. 分析:测量铁环半径的方法很多,本题主要考查切线长性质定理、切线性质、解直角三角形的知识进行 合作解决,即过P点作直线OP⊥PA,再用三角板画一个顶点为A、一边为AP、大小为60°的角,这个角的另一边与OP的交点即为圆心O,再用三角函数知识求解. 解: . 小结:应用圆的知识解决实际问题,应将实际问题变成数学问题,建立数学模型. 例5 已知 相交于A、B两点,的半径是10,的半径是17,公共弦AB=16,求两圆的圆心距. 解:分两种情况讨论:(1)若位于AB的两侧(如图23-8),设 与AB交于C,连结又∵AB=16 ∴AC=8. 在在故(2)若,则垂直平分AB,∴ . 中,中,. . . 位于AB的同侧(如图23-9),设 . 的延长线与AB交于C,连结∵垂直平分AB,∴. 又∵AB=16,∴AC=8. 在在故中,中,. . . 注意:在圆中若要解两不等平行弦的距离、两圆相切、两圆相离、一个点到圆上各点的最大距离和最小距离、相交两圆圆心距等问题时,要注意双解或多解问题. 三、相关定理: 1.相交弦定理 圆内的两条相交弦,被交点分成的两条线段长的积相等。(经过圆内一点引两条线,各弦被这点所分成的两段的积相等) 说明:几何语言: 若弦AB、CD交于点P,则PA·PB=PC·PD(相交弦定理) 例1. 已知P为⊙O内一点,P任作一弦AB,设为。,⊙O半径为,过,则关于的函数关系式解:由相交弦定理得,即,其中 2.切割线定理 推论:如果弦与直径垂直相交,那么弦的一半是它分直径所成的两条线段的比例中项 说明:几何语言:若AB是直径,CD垂直AB于点P,则PC^2=PA·PB 例2. 已知PT切⊙O于T,PBA为割线,交OC于D,CT为直径,若OC=BD=4cm,AD=3cm,求PB长。 解:设TD=,BP=,由相交弦定理得:即由切割线定理,理,∴ ∴,(舍)由勾股定∴ 四、辅助线总结 1.圆中常见的辅助线 1).作半径,利用同圆或等圆的半径相等. 2).作弦心距,利用垂径定理进行证明或计算,或利用“圆心、弧、弦、弦心距”间的关系进行证明. 3).作半径和弦心距,构造由“半径、半弦和弦心距”组成的直角三角形进行计算. 4).作弦构造同弧或等弧所对的圆周角. 5).作弦、直径等构造直径所对的圆周角——直角. 6).遇到切线,作过切点的弦,构造弦切角. 7).遇到切线,作过切点的半径,构造直角. 8).欲证直线为圆的切线时,分两种情况:(1)若知道直线和圆有公共点时,常连结公共点和圆心证明直线垂直;(2)不知道直线和圆有公共点时,常过圆心向直线作垂线,证明垂线段的长等于圆的半径. 9).遇到三角形的外心常连结外心和三角形的各顶点. 10).遇到三角形的内心,常作:(1)内心到三边的垂线;(2)连结内心和三角形的顶点. 11).遇相交两圆,常作:(1)公共弦;(2)连心线. 12).遇两圆相切,常过切点作两圆的公切线. 13).求公切线时常过小圆圆心向大圆半径作垂线,将公切线平移成直角三角形的一条直角边. 2、圆中较特殊的辅助线 1).过圆外一点或圆上一点作圆的切线. 2).将割线、相交弦补充完整. 3).作辅助圆. 例1如图23-10,AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB,垂足为E,如果AB=10,CD=8,那么AE的长为() A.2 B.3 C.4 D.5 分析:连结OC,由AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB知CD=DE.设AE=x,则在Rt△CEO中,则,(舍去).,即,答案:A. 例2如图23-11,CA为⊙O的切线,切点为A,点B在⊙O上,如果∠CAB=55°,那么∠AOB等于() A.35° B.90° C.110° D.120° 分析:由弦切角与所夹弧所对的圆心角的关系可以知道∠AOB=2∠BAC=2×55°=110°.答案:C. 例3 如果圆柱的底面半径为4cm,母线长为5cm,那么侧面积等于()A. B. C. D. 分析:圆柱的侧面展开图是矩形,这个矩形的一边长等于圆柱的高,即圆柱的母线长;另一边长是底面圆的周长,所以圆柱的侧面积等于底面圆的周长乘以圆柱的高,即 .答案:B. 例4 如图23-12,在半径为4的⊙O中,AB、CD是两条直径,M为OB的中点,延长CM交⊙O于E,且EM>MC,连结OE、DE,求:EM的长. . 简析:(1)由DC是⊙O的直径,知DE⊥EC,于是则AM·MB=x(7-x),即 .所以 .设EM=x,.而EM>MC,即EM=4. 例5如图23-13,AB是⊙O的直径,PB切⊙O于点B,PA交⊙O于点C,PF分别交AB、BC于E、D,交⊙O于F、G,且BE、BD恰好是关于x的方程 (其中m为实数)的两根. (1)求证:BE=BD;(2)若,求∠A的度数. 简析:(1)由BE、BD是关于x的方程的两根,得,则m=-2.所以,原方程为(2)由相交弦定理,得 .得,即 .故BE=BD. .而PB切⊙O于点B,AB为⊙O的直径,得∠ABP=∠ACB=90°.又易证∠BPD=∠APE,所以△PBD∽△PAE,△PDC∽△PEB,则,所以,所以 .在Rt△ACB中,故∠A=60°. 圆 一、本章知识框架 二、本章重点 1.圆的定义: (1)线段OA绕着它的一个端点O旋转一周,另一个端点A所形成的封闭曲线,叫做圆. (2)圆是到定点的距离等于定长的点的集合. 2.判定一个点P是否在⊙O上. 设⊙O的半径为R,OP=d,则有 d>r点P在⊙O 外; d=r点P在⊙O 上; d (1)圆心角:顶点在圆心的角叫圆心角. 圆心角的性质:圆心角的度数等于它所对的弧的度数. (2)圆周角:顶点在圆上,两边都和圆相交的角叫做圆周角. 圆周角的性质: ①圆周角等于它所对的弧所对的圆心角的一半. ②同弧或等弧所对的圆周角相等;在同圆或等圆中,相等的圆周角所对的弧相等. ③90°的圆周角所对的弦为直径;半圆或直径所对的圆周角为直角. ④如果三角形一边上的中线等于这边的一半,那么这个三角形是直角三角形. ⑤圆内接四边形的对角互补;外角等于它的内对角. (3)弦切角:顶点在圆上,一边和圆相交,另一边和圆相切的角叫弦切角. 弦切角的性质:弦切角等于它夹的弧所对的圆周角. 弦切角的度数等于它夹的弧的度数的一半. 4.圆的性质:(1)旋转不变性:圆是旋转对称图形,绕圆心旋转任一角度都和原来图形重合;圆是中心对称图形,对称中心是圆心. 在同圆或等圆中,两个圆心角,两条弧,两条弦,两条弦心距,这四组量中的任意一组相等,那么它所对应的其他各组分别相等. (2)轴对称:圆是轴对称图形,经过圆心的任一直线都是它的对称轴. 垂径定理及推论: (1)垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧. (2)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.(3)弦的垂直平分线过圆心,且平分弦对的两条弧. (4)平分一条弦所对的两条弧的直线过圆心,且垂直平分此弦.(5)平行弦夹的弧相等. 5.三角形的内心、外心、重心、垂心 (1)三角形的内心:是三角形三个角平分线的交点,它是三角形内切圆的圆心,在三角形内部,它到三角形三边的距离相等,通常用“I”表示. (2)三角形的外心:是三角形三边中垂线的交点,它是三角形外接圆的圆心,锐角三角形外心在三角形内部,直角三角形的外心是斜边中点,钝角三角形外心在三角形外部,三角形外心到三角形三个顶点的距离相等,通常用O表示.(3)三角形重心:是三角形三边中线的交点,在三角形内部;它到顶点的距离是到对边中点距离的2倍,通常用G表示.(4)垂心:是三角形三边高线的交点. 6.切线的判定、性质:(1)切线的判定: ①经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线. ②到圆心的距离d等于圆的半径的直线是圆的切线.(2)切线的性质: ①圆的切线垂直于过切点的半径. ②经过圆心作圆的切线的垂线经过切点. ③经过切点作切线的垂线经过圆心. (3)切线长:从圆外一点作圆的切线,这一点和切点之间的线段的长度叫做切线长. (4)切线长定理:从圆外一点作圆的两条切线,它们的切线长相等,这一点和圆心的连线平分两条切线的夹角. 7.圆内接四边形和外切四边形 (1)四个点都在圆上的四边形叫圆的内接四边形,圆内接四边形对角互补,外角等于内对角. (2)各边都和圆相切的四边形叫圆外切四边形,圆外切四边形对边之和相等. 8.直线和圆的位置关系: 设⊙O 半径为R,点O到直线l的距离为d. (1)直线和圆没有公共点直线和圆相离d>R. (2)直线和⊙O有唯一公共点直线l和⊙O相切d=R.(3)直线l和⊙O 有两个公共点直线l和⊙O 相交d .(1)外离(2)含(3)外切(4)d 内有唯一公共点,除这个点外,每个圆上的点都在另一个圆外部d=R+r. 的每个点都在内部有唯一公共点,除这个点外,内切d=R-r. 相交(5)有两个公共点R-r 10.两圆的性质: (1)两个圆是一个轴对称图形,对称轴是两圆连心线. (2)相交两圆的连心线垂直平分公共弦,相切两圆的连心线经过切点. 11.圆中有关计算: 圆的面积公式:,周长C=2πR. 圆心角为n°、半径为R的弧长. 圆心角为n°,半径为R,弧长为l的扇形的面积弓形的面积要转化为扇形和三角形的面积和、差来计算. . 圆柱的侧面图是一个矩形,底面半径为R,母线长为l的圆柱的体积为面积为2πRl,全面积为 .,侧圆锥的侧面展开图为扇形,底面半径为R,母线长为l,高为h的圆锥的侧面积为πRl,全面积为,母线长、圆锥高、底面圆的半径之间有 . 本文由:西安论坛http://www.xiexiebang.com 西安婚纱摄影http://www.xiexiebang.com 宝鸡论坛http://www.xiexiebang.com 共同整理 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 第七章 圆 一.本周教学内容: 第七章 圆 三 圆和圆的位置关系 [学习目标] 1.掌握圆和圆的各种位置关系的概念及判定方法; 2.理解并掌握两圆相切的性质定理; 3.掌握相交两圆的性质定理,并完成相关的计算和证明; 4.理解圆的内、外公切线概念,会计算内、外公切线长及两公切线夹角;并能根据公切线的条数确定两圆的位置关系; 5.通过两圆位置关系的学习,进一步理解事物之间是相互联系和运动变化的观点,学会在变化中寻找规律,培养综合运用知识的能力。 [知识回顾] 1.圆与圆的位置关系的判定方法及图形特征 两圆位置关公共点个数 系 外离 0 相对关系 一圆在另一圆外部 除公共点外,一圆在另一圆外部 数量关系 d>R+r 公切线条数 4 外切 1 d=R+r 3 R-r 2.两圆相切的性质:如果两圆相切,那么切点一定在连心线上。3.两圆相交的性质:相交两圆的连心线垂直平分两圆的公共弦。4.设两圆公切线长L,两圆半径R、r,两公切线的夹角α 则有:外公切线长L外d2(Rr)2这时sin2Rr d亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 内公切线长L内d2(Rr)2这时sin2Rr d 【典型例题】 例1.已知⊙O1、⊙O2半径分别为15cm和13cm,它们相交于A、B两点,且AB长24cm,求O1O2长。 分析:该题没有给出图形,两圆相交有两种可能性: 1.两圆心在公共弦的两侧; 2.两圆心在公共弦的同侧; 因此,我们必须分两种情况来解。 解:(1)连结O1O2交AB于C(2)连结O1O2并延长交AB于C ∵⊙O1 ⊙O2交于A、B两点 ∴O1O2⊥AB,且AC1AB12cm 2 在Rt△AO1C中,由勾股定理: O1CO1A2AC21521229(cm) 在Rt△AO2C中,由勾股定理: O2CO2A2AC21321225cm ∴如图(1)O1O2=O1C+O2C=14cm 如图(2)O1O2=O1C-O2C=4cm 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 例1是两圆相交时的一题两解问题,希望引起同学们的重视。 例2.如图,⊙O1与⊙O2外切于点P,AC切⊙O2于C交⊙O1于B,AP交⊙O2于D,求证: (1)PC平分∠BPD(2)若两圆内切,结论还成立吗?证明你的结论。 证明:(1)过P点作公切线PM交AC于M点 ∵AC切⊙O2于C ∴MP=MC ∴∠MCP=∠MPC 在⊙O1中,由弦切角定理: ∠BPM=∠A ∵∠CPD为△APC的外角 ∴∠CPD=∠A+∠MCP=∠BPM+∠MPC=∠BPC ∴PC平分∠BPD。 (2)两圆内切时仍有这样的结论。 证明:过P点作公切线PM交AB延长线于M ∵AM切⊙O2于C,∴MC=MP ∴∠MPC=∠MCP ∴∠MPB=∠A ∵∠MCP为△CPA的外角 ∠MCP=∠CPA+∠A 又∠MPC=∠MPB+∠BPC ∴∠BPC=∠CPA 即PC平分∠BPD。 在解决有关两圆相切的问题时,过切点作两圆的公切线是常见的一条辅助线,利用弦切角及圆周角的性质或切线长定理,可使问题迎刃而解。 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 从这道题我们还可以联想到做过的两道题,①当A、B重合时,也就是AC成为两圆的外公切线时,PC⊥AD,即我们书上的例题(P129 例4) ②当APD经过O1、O2时,PB⊥AC,PC平分∠BPD的证法就更多了。 例3.如图,以FA为直径的⊙O1与以OA为直径的⊙O1内切于点A,△ADF内接于⊙O,DB⊥FA于B,交⊙O1于C,连结AC并延长交⊙O于E,求证: (1)AC=CE(2)AC=DB-BC 分析:(1)易证 (2)由(1)我们可联想到相交弦定理,延长DB交⊙O于G:即AC·CE=DC·CG 由垂径定理可知DB=BG,问题就解决了。 证明:(1)连结OG,延长DB交⊙O于G,∵OA为⊙O1直径 ∴OC⊥AE 在⊙O中 OC⊥AE ∴AC=CE(2)在⊙O中,∵DG⊥直径AF ∴DB=GB 由相交弦定理:AC·CE=DC·CG=(DB-BC)(BG+BC) ∵AC=CE ∴AC=DB-BC 本题中主要应用了垂径定理,相交弦定理等知识,另外,证明过程中线段代换比较巧妙,应认真体会。 例4.如图:⊙O1和⊙O2相交于A、B两点,过A作⊙O1切线交⊙O2于点C,过点B作两圆割线交⊙O1和⊙O2于D、E,DE与AC相交于P点,222222亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 (1)求证:PA·PE=PC·PD(2)当AD与⊙O2相切且PA=6,PC=2,PD=12时,求AD的长。 分析:(1)从图中我们看到有相交弦定理和切割线定理可用。 (2)求AD想到用切割线定理,但PB、PE均未知,利用相交弦定理也只能求出它们的乘积,我们连结公共弦得两个弦切角,再连结CE,可推出AD∥CE,这样,问题就解决了。 (1)证明:∵PA切⊙O1于A,PBD为⊙O1割线 ∴PAPB·PD2PA2∴PB PD 在⊙O2中 由相交弦定理 PA·PCPB·PE∴PBPA·PC PEPA2PA·PC ∴PDPE(2)连结AB、CE ∴PA·PEPC·PD ∵CA切⊙O1于A AB为弦 ∴∠CAB=∠D ∵⊙O2中∠CAB=∠E ∴∠D=∠E ∴AD∥CE ∴PCPEPAPD∵PC2PA6PD12 ∴PEPC·PD2×124 PA6∴PB2×63 4 由相交弦定理:PB·PEPC·PA ∴BE=3+4=7 DB=12-3=9 由切割线定理 AD=DB·DE=9×(9+7)∴AD=12 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 2亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 解与两圆相交的有关问题时,作两圆的公共弦为辅助线,使不同的两个圆的圆周角建立联系,沟通它们之间某些量的关系,同学们应注意它的应用。 例5.如图,已知:⊙O与⊙B相交于点M、N,点B在⊙O上,NE为⊙B的直径,点C在⊙B上,CM交⊙O于点A,连结AB并延长交NC于点D,求证:AD⊥NC。 分析:要证AD⊥NC,我们可证∠C+∠CAD=90°或∠DBN+∠BND=90°,这里可用到的是①NE为直径,它对的圆周角是直角,因此我们连结EC,而∠ECM=∠ENM,又可利用圆内接四边形的性质得∠ENM=∠CAD,从而得证。 证明:连结EC ∵EN为直径 ∴∠ECM+∠ACD=90° ∵四边形ABNM内接于⊙O ∴∠CAD=∠MNE ∵∠ECM=∠MNE ∴∠CAD+∠ACD=90° ∴∠ADC=180°-90°=90° ∴AD⊥NC 从证明中可见点B在⊙O上这一条件的重要性。 例6.如图:已知△DEC中DE=DC,过DE作⊙O1交EC、DC于B、A,过A、B、C作⊙O2,过B作BF⊥DC 于F,延长FB交⊙O1于G,连DG交EC于H,(1)求证:BF过⊙O2的圆心O2 (2)若EH=6,BC=4,CA=4.8,求DG的长。 分析:要证BF过⊙O2圆心O2,只需证它所在弦对的圆周角是直角即可,故应延长BF交⊙O2于M,连CM,去证∠MCA+∠ACB=90°,而连AB后可得∠MCA转移到∠MBA,再由圆内接四边形的性质转移到∠CDG,而DH⊥EC,于是可证。 (1)证明:延长BF交⊙O2于M,连MC、AB ∵四边形ABGD内接于⊙O1 ∴∠ABM=∠ADG ∵DG⊥EC于H ∴∠ADG+∠DCH=90° 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 ∵∠ABM=∠ACM ∴∠ADG=∠ACM ∵∠ACM+∠ACB=90° ∴BM为⊙O2直径 ∴BF过⊙O2的圆心O2。 (2)解:∵四边形ADEB内接于⊙O1 ∴∠CAB=∠E ∵DE=DC ∠E=∠DCB ∴∠CAB=∠ACB ∴AB=BC=4 ∴等腰△CBA∽△CDE ∴CDBC45 ECAC4.86 ∴设CD=5k,EC=6k ∵DH⊥EC DE=DC ∴EC=2EH=12=6k,∴k=2 ∴CD=10 在Rt△DHE中,由勾股定理: DH102628 ∵BH=6-4=2 由相交弦定理:DH·HG=EH·HB ∴HGEH·HB2×6315.DH82 ∴DG=8+1.5=9.5 例7.如图:⊙O1与⊙O2外切于点P,AB是两圆外公切线,AB与O1O2延长线交于 C点,AP延长线上一点E,满足条件APACABAEPE交⊙O2于点D,(1)求证:AC⊥EC(2)求证:PC=EC(3)若AP4PD(1)证明:连结BP ∵94求BC的值 ECAPACABAE∠A∠A ∴△APB∽△AEC ∴∠ACE=∠APB 由例4结论得∠APB=90° ∴∠ACE=90° 即AC⊥EC 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 (2)证明:连结BD,∵∠APB=∠BPD=90° ∴BD为直径 ∵AB为外公切线 B为切点 ∴BD⊥AC于B ∵AC⊥EC ∴BD∥EC ∴△PO2D∽△PCE ∴PC=EC(3)解:设PC交⊙O2于F,连结BF 在Rt△ABD中 BP⊥AD ∴由射影定理:BPAP·PD4× ∴BP=3 ∵CB切⊙O2于B ∴∠CBF=∠BPC ∠ABP=∠BFP ∵∠BCF=∠PCB ∴△BCF∽△PCB∴ ∵PC=EC ∴ 2O2DEC1 O2PPC9 4BCBFBP3ctg∠BFPctg∠ABP PCBPAP4BCBC3 ECPC4亿库教育网 http://www.xiexiebang.com 百万教学资源免费下载 第七章 圆 一.本周教学内容: 第七章 圆 三 圆和圆的位置关系 [学习目标] 1.掌握圆和圆的各种位置关系的概念及判定方法; 2.理解并掌握两圆相切的性质定理; 3.掌握相交两圆的性质定理,并完成相关的计算和证明; 4.理解圆的内、外公切线概念,会计算内、外公切线长及两公切线夹角;并能根据公切线的条数确定两圆的位置关系; 5.通过两圆位置关系的学习,进一步理解事物之间是相互联系和运动变化的观点,学会在变化中寻找规律,培养综合运用知识的能力。 [知识回顾] 1.圆与圆的位置关系的判定方法及图形特征 2.两圆相切的性质:如果两圆相切,那么切点一定在连心线上。3.两圆相交的性质:相交两圆的连心线垂直平分两圆的公共弦。4.设两圆公切线长L,两圆半径R、r,两公切线的夹角α 【典型例题】 例1.已知⊙O1、⊙O2半径分别为15cm和13cm,它们相交于A、B两点,且AB长24cm,求O1O2长。 分析:该题没有给出图形,两圆相交有两种可能性: 1.两圆心在公共弦的两侧; 2.两圆心在公共弦的同侧; 因此,我们必须分两种情况来解。 解:(1)连结O1O2交AB于C(2)连结O1O2并延长交AB于C ∵⊙O1 ⊙O2交于A、B两点 在Rt△AO1C中,由勾股定理: 在Rt△AO2C中,由勾股定理: ∴如图(1)O1O2=O1C+O2C=14cm 如图(2)O1O2=O1C-O2C=4cm 例1是两圆相交时的一题两解问题,希望引起同学们的重视。 例2.如图,⊙O1与⊙O2外切于点P,AC切⊙O2于C交⊙O1于B,AP交⊙O2于D,求证: (1)PC平分∠BPD(2)若两圆内切,结论还成立吗?证明你的结论。 证明:(1)过P点作公切线PM交AC于M点 ∵AC切⊙O2于C ∴MP=MC ∴∠MCP=∠MPC 在⊙O1中,由弦切角定理: ∠BPM=∠A ∵∠CPD为△APC的外角 ∴∠CPD=∠A+∠MCP=∠BPM+∠MPC=∠BPC ∴PC平分∠BPD。 (2)两圆内切时仍有这样的结论。 证明:过P点作公切线PM交AB延长线于M ∵AM切⊙O2于C,∴MC=MP ∴∠MPC=∠MCP ∴∠MPB=∠A ∵∠MCP为△CPA的外角 ∠MCP=∠CPA+∠A 又∠MPC=∠MPB+∠BPC ∴∠BPC=∠CPA 即PC平分∠BPD。 在解决有关两圆相切的问题时,过切点作两圆的公切线是常见的一条辅助线,利用弦切角及圆周角的性质或切线长定理,可使问题迎刃而解。 从这道题我们还可以联想到做过的两道题,①当A、B重合时,也就是AC成为两圆的外公切线时,PC⊥AD,即我们书上的例题(P129 例4) ②当APD经过O1、O2时,PB⊥AC,PC平分∠BPD的证法就更多了。 例3.如图,以FA为直径的⊙O1与以OA为直径的⊙O1内切于点A,△ADF内接于⊙O,DB⊥FA于B,交⊙O1于C,连结AC并延长交⊙O于E,求证: (1)AC=CE(2)AC=DB-BC 分析:(1)易证 (2)由(1)我们可联想到相交弦定理,延长DB交⊙O于G:即AC·CE=DC·CG 由垂径定理可知DB=BG,问题就解决了。 证明:(1)连结OG,延长DB交⊙O于G,∵OA为⊙O1直径 ∴OC⊥AE 在⊙O中 OC⊥AE ∴AC=CE(2)在⊙O中,∵DG⊥直径AF ∴DB=GB 由相交弦定理:AC·CE=DC·CG=(DB-BC)(BG+BC) ∵AC=CE ∴AC=DB-BC 本题中主要应用了垂径定理,相交弦定理等知识,另外,证明过程中线段代换比较巧妙,应认真体会。 例4.如图:⊙O1和⊙O2相交于A、B两点,过A作⊙O1切线交⊙O2于点C,过点B作两圆割线交⊙O1和⊙O2于D、E,DE与AC相交于P点,222222 (1)求证:PA·PE=PC·PD(2)当AD与⊙O2相切且PA=6,PC=2,PD=12时,求AD的长。 分析:(1)从图中我们看到有相交弦定理和切割线定理可用。 (2)求AD想到用切割线定理,但PB、PE均未知,利用相交弦定理也只能求出它们的乘积,我们连结公共弦得两个弦切角,再连结CE,可推出AD∥CE,这样,问题就解决了。 (1)证明:∵PA切⊙O1于A,PBD为⊙O1割线 在⊙O2中 由相交弦定理 (2)连结AB、CE ∵CA切⊙O1于A AB为弦 ∴∠CAB=∠D ∵⊙O2中∠CAB=∠E ∴∠D=∠E ∴AD∥CE ∴BE=3+4=7 DB=12-3=9 由切割线定理 AD=DB·DE=9×(9+7)∴AD=12 解与两圆相交的有关问题时,作两圆的公共弦为辅助线,使不同的两个圆的圆周角建立联系,沟通它们之间某些量的关系,同学们应注意它的应用。 例5.如图,已知:⊙O与⊙B相交于点M、N,点B在⊙O上,NE为⊙B的直径,点C在⊙B上,CM交⊙O于点A,连结AB并延长交NC于点D,求证:AD⊥NC。 分析:要证AD⊥NC,我们可证∠C+∠CAD=90°或∠DBN+∠BND=90°,这里可用到的是①NE为直径,它对的圆周角是直角,因此我们连结EC,而∠ECM=∠ENM,又可利用圆内接四边形的性质得∠ENM=∠CAD,从而得证。 证明:连结EC ∵EN为直径 ∴∠ECM+∠ACD=90° ∵四边形ABNM内接于⊙O ∴∠CAD=∠MNE ∵∠ECM=∠MNE ∴∠CAD+∠ACD=90° ∴∠ADC=180°-90°=90° ∴AD⊥NC 从证明中可见点B在⊙O上这一条件的重要性。 例6.如图:已知△DEC中DE=DC,过DE作⊙O1交EC、DC于B、A,过A、B、C作⊙O2,过B作BF⊥DC 于F,延长FB交⊙O1于G,连DG交EC于H,(1)求证:BF过⊙O2的圆心O2 (2)若EH=6,BC=4,CA=4.8,求DG的长。 分析:要证BF过⊙O2圆心O2,只需证它所在弦对的圆周角是直角即可,故应延长BF交⊙O2于M,连CM,去证∠MCA+∠ACB=90°,而连AB后可得∠MCA转移到∠MBA,再由圆内接四边形的性质转移到∠CDG,而DH⊥EC,于是可证。 (1)证明:延长BF交⊙O2于M,连MC、AB ∵四边形ABGD内接于⊙O1 ∴∠ABM=∠ADG ∵DG⊥EC于H ∴∠ADG+∠DCH=90° ∵∠ABM=∠ACM ∴∠ADG=∠ACM ∵∠ACM+∠ACB=90° ∴BM为⊙O2直径 ∴BF过⊙O2的圆心O2。 (2)解:∵四边形ADEB内接于⊙O1 ∴∠CAB=∠E ∵DE=DC ∠E=∠DCB ∴∠CAB=∠ACB ∴AB=BC=4 ∴等腰△CBA∽△CDE ∴设CD=5k,EC=6k ∵DH⊥EC DE=DC ∴EC=2EH=12=6k,∴k=2 ∴CD=10 在Rt△DHE中,由勾股定理: ∵BH=6-4=2 由相交弦定理:DH·HG=EH·HB ∴DG=8+1.5=9.5 例7.如图:⊙O1与⊙O2外切于点P,AB是两圆外公切线,AB与O1O2延长线交于 (1)求证:AC⊥EC(2)求证:PC=EC (1)证明:连结BP ∴△APB∽△AEC ∴∠ACE=∠APB 由例4结论得∠APB=90° ∴∠ACE=90° 即AC⊥EC (2)证明:连结BD,∵∠APB=∠BPD=90° ∴BD为直径 ∵AB为外公切线 B为切点 ∴BD⊥AC于B ∵AC⊥EC ∴BD∥EC ∴PC=EC(3)解:设PC交⊙O2于F,连结BF 在Rt△ABD中 BP⊥AD ∴BP=3 ∵CB切⊙O2于B ∴∠CBF=∠BPC ∠ABP=∠BFP ∵∠BCF=∠PCB ∵PC=EC 精品讲义 贡献人:蜀道鹏 圆综合复习 一、本章知识框架 二、本章重点 1.圆的定义: (1)线段OA绕着它的一个端点O旋转一周,另一个端点A所形成的封闭曲线,叫做圆. (2)圆是到定点的距离等于定长的点的集合. 2.判定一个点P是否在⊙O上. 设⊙O的半径为R,OP=d,则有 d>r点P在⊙O 外; d=r点P在⊙O 上; d (1)圆心角:顶点在圆心的角叫圆心角. 圆心角的性质:圆心角的度数等于它所对的弧的度数. (2)圆周角:顶点在圆上,两边都和圆相交的角叫做圆周角. 圆周角的性质: ①圆周角等于它所对的弧所对的圆心角的一半. ②同弧或等弧所对的圆周角相等;在同圆或等圆中,相等的圆周角所对的弧相等. ③90°的圆周角所对的弦为直径;半圆或直径所对的圆周角为直角. ④如果三角形一边上的中线等于这边的一半,那么这个三角形是直角三角形. ⑤圆内接四边形的对角互补;外角等于它的内对角. (3)弦切角:顶点在圆上,一边和圆相交,另一边和圆相切的角叫弦切角. 弦切角的性质:弦切角等于它夹的弧所对的圆周角. 弦切角的度数等于它夹的弧的度数的一半. 精品讲义 贡献人:蜀道鹏 4.圆的性质: (1)旋转不变性:圆是旋转对称图形,绕圆心旋转任一角度都和原来图形重合;圆是中心对称图形,对称中心是圆心. 在同圆或等圆中,两个圆心角,两条弧,两条弦,两条弦心距,这四组量中的任意一组相等,那么它所对应的其他各组分别相等. (2)轴对称:圆是轴对称图形,经过圆心的任一直线都是它的对称轴. 垂径定理及推论: (1)垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧. (2)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.(3)弦的垂直平分线过圆心,且平分弦对的两条弧. (4)平分一条弦所对的两条弧的直线过圆心,且垂直平分此弦.(5)平行弦夹的弧相等. 5.三角形的内心、外心、重心、垂心 (1)三角形的内心:是三角形三个角平分线的交点,它是三角形内切圆的圆心,在三角形内部,它到三角形三边的距离相等,通常用“I”表示. (2)三角形的外心:是三角形三边中垂线的交点,它是三角形外接圆的圆心,锐角三角形外心在三角形内部,直角三角形的外心是斜边中点,钝角三角形外心在三角形外部,三角形外心到三角形三个顶点的距离相等,通常用O表示.(3)三角形重心:是三角形三边中线的交点,在三角形内部;它到顶点的距离是到对边中点距离的2倍,通常用G表示.(4)垂心:是三角形三边高线的交点. 6.切线的判定、性质:(1)切线的判定: ①经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线. ②到圆心的距离d等于圆的半径的直线是圆的切线.(2)切线的性质: ①圆的切线垂直于过切点的半径. ②经过圆心作圆的切线的垂线经过切点. ③经过切点作切线的垂线经过圆心. (3)切线长:从圆外一点作圆的切线,这一点和切点之间的线段的长度叫做切线长. (4)切线长定理:从圆外一点作圆的两条切线,它们的切线长相等,这一点和圆心的连线平分两条切线的夹角. 7.圆内接四边形和外切四边形 (1)四个点都在圆上的四边形叫圆的内接四边形,圆内接四边形对角互补,外角等于内对角. (2)各边都和圆相切的四边形叫圆外切四边形,圆外切四边形对边之和相等. 8.直线和圆的位置关系: 设⊙O 半径为R,点O到直线l的距离为d. (1)直线和圆没有公共点直线和圆相离d>R. (2)直线和⊙O有唯一公共点直线l和⊙O相切d=R.(3)直线l和⊙O 有两个公共点直线l和⊙O 相交d 精品讲义 贡献人:蜀道鹏 9.圆和圆的位置关系: 设(1)外离(2)含(3)外切(4)d . 没有公共点,且每一个圆上的所有点在另一个圆的外部d>R+r. 没有公共点,且的每一个点都在外部 内有唯一公共点,除这个点外,内切d=R-r. 相交(5)有两个公共点R-r 10.两圆的性质: (1)两个圆是一个轴对称图形,对称轴是两圆连心线. (2)相交两圆的连心线垂直平分公共弦,相切两圆的连心线经过切点. 11.圆中有关计算: 圆的面积公式:,周长C=2πR. 圆心角为n°、半径为R的弧长. 圆心角为n°,半径为R,弧长为l的扇形的面积弓形的面积要转化为扇形和三角形的面积和、差来计算. . 圆柱的侧面图是一个矩形,底面半径为R,母线长为l的圆柱的体积为面积为2πRl,全面积为 .,侧圆锥的侧面展开图为扇形,底面半径为R,母线长为l,高为h的圆锥的侧面积为πRl,全面积为 ,母线长、圆锥高、底面圆的半径之间有. 精品讲义 贡献人:蜀道鹏 【经典例题精讲】 例1 如图23-2,已知AB为⊙O直径,C为上一点,CD⊥AB于D,∠OCD的平分线CP交⊙O于P,试判断P点位置是否随C点位置改变而改变? 例2 下列命题正确的是()A.相等的圆周角对的弧相等 B.等弧所对的弦相等 C.三点确定一个圆 D.平分弦的直径垂直于弦. 例3 四边形ABCD内接于⊙O,∠A︰∠B︰∠C=1︰2︰3,求∠D. 例4 为了测量一个圆柱形铁环的半径,某同学采用如下方法:将铁环平放在水平桌面上,用一个锐角为30°的三角板和一个刻度尺,用如图23-4所示方法得到相关数据,进而可以求得铁环半径.若测得PA=5cm,则铁环的半径是__________cm. 精品讲义 贡献人:蜀道鹏 例5 已知相交于A、B两点,的半径是10,的半径是17,公共弦AB=16,求两圆的圆心距. 三、相关定理: 1.相交弦定理 圆内的两条相交弦,被交点分成的两条线段长的积相等。(经过圆内一点引两条线,各弦被这点所分成的两段的积相等) 说明:几何语言: 若弦AB、CD交于点P,则PA·PB=PC·PD(相交弦定理) 例1. 已知P为⊙O内一点,⊙O半径为,过P任作一弦AB,设,则关于的函数关系式为。2.切割线定理 推论:如果弦与直径垂直相交,那么弦的一半是它分直径所成的两条线段的比例中项 说明:几何语言:若AB是直径,CD垂直AB于点P,则PC^2=PA·PB 例2. 已知PT切⊙O于T,PBA为割线,交OC于D,CT为直径,若OC=BD=4cm,AD=3cm,求PB长。 精品讲义 贡献人:蜀道鹏 四、辅助线总结 1.圆中常见的辅助线 1).作半径,利用同圆或等圆的半径相等. 2).作弦心距,利用垂径定理进行证明或计算,或利用“圆心、弧、弦、弦心距”间的关系进行证明. 3).作半径和弦心距,构造由“半径、半弦和弦心距”组成的直角三角形进行计算. 4).作弦构造同弧或等弧所对的圆周角. 5).作弦、直径等构造直径所对的圆周角——直角. 6).遇到切线,作过切点的弦,构造弦切角. 7).遇到切线,作过切点的半径,构造直角. 8).欲证直线为圆的切线时,分两种情况:(1)若知道直线和圆有公共点时,常连结公共点和圆心证明直线垂直;(2)不知道直线和圆有公共点时,常过圆心向直线作垂线,证明垂线段的长等于圆的半径. 9).遇到三角形的外心常连结外心和三角形的各顶点. 10).遇到三角形的内心,常作:(1)内心到三边的垂线;(2)连结内心和三角形的顶点. 11).遇相交两圆,常作:(1)公共弦;(2)连心线. 12).遇两圆相切,常过切点作两圆的公切线. 13).求公切线时常过小圆圆心向大圆半径作垂线,将公切线平移成直角三角形的一条直角边. 2、圆中较特殊的辅助线 1).过圆外一点或圆上一点作圆的切线. 2).将割线、相交弦补充完整. 3).作辅助圆. 【中考热点】 近年来,在中考中圆的应用方面考查较多,与一元二次方程、函数、三角函数、实际问题、作图等是中考中的热点,也是难点. 例1(·北京市)如图23-10,AB是⊙O的直径,弦CD⊥AB,垂足为E,如果AB=10,CD=8,那么AE的长为() A.2 B.3 C.4 D.5 例2(北京市)如图23-11,CA为⊙O的切线,切点为A,点B在⊙O上,如果∠CAB=55°,那么∠AOB等于() A.35° B.90° C.110° D.120° 例3(北京市)如果圆柱的底面半径为4cm,母线长为5cm,那么侧面积等于()A. B. C. D. 精品讲义 贡献人:蜀道鹏 例4(河南省A卷)如图23-12,在半径为4的⊙O中,AB、CD是两条直径,M为OB的中点,延长CM交⊙O于E,且EM>MC,连结OE、DE,(1)求EM的长. (2)求sin∠EOB的值. 例5(山西省)如图23-13,AB是⊙O的直径,PB切⊙O于点B,PA交⊙O于点C,PF分别交AB、BC于E、D,交⊙O于F、G,且BE、BD恰好是关于x的方程 (其中m为实数)的两根. (1)求证:BE=BD;(2)若,求∠A的度数. .第二篇:初三数学 圆教案
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