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添加辅助圆巧解几何题

2016-05-14张蓓蓓

理科考试研究·初中 2016年8期
关键词:圆心角圆周角直角

张蓓蓓

“圆”是特殊的平面曲线图形,近年来,利用圆中的基本性质及定理,构造辅助圆来解决问题,在各地中考中备受青睐.虽然应用的知识点比较简单,但是在动态问题中,对学生的能力要求比较高,因此,学生们需要深刻理解基础知识,才能灵活解题.笔者归纳出三类适合添加辅助圆来解决的问题,现结合试题进行分析.

一、利用等距离构造圆解几何题

这类试题的特点是有若干个点到某一点的距离相等,依据到定点距离等于定长的点的集合是圆,即到定点的距离等于定长的点都在同一个圆上,从而构造辅助圆来解决问题.

问题1如图1,在△ABC中,BM=CM,且AM=12BC,求证:∠BAC=90°.

分析由题意得BM=CM=AM,所以,点A、B、C在以点M为圆心,MA为半径的同一个圆上,如图2.根据直径所对的圆周角为直角,得∠BAC=90°.

问题2在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=4,BC=6,点D是边BC的中点,点E是边AB上的任意一点(点E不与点B重合),沿DE翻折△DBE使点B落在点F处,连接AF,则线段AF长的最小值是.

分析线段AF的端点A是定点、F是动点,为了求出线段AF长的最小值,需要先确定动点F的运动轨迹.根据△DBE沿DE翻折使点B落在点F处,可知点F到点D的距离始终等于BD的长度3,因此,点F的运动轨迹是以点D为圆心,DB长为半径的圆(如图4).连接AD与⊙d交于点F1,AF1就是线段AF长度的最小值.由题意可得AD=5,DF1=DB=3,所以AF1=AD-F1D=2.

二、利用圆周角定理的推论构造圆解几何题

这类试题的特点一:需要确定一个动点为直角顶点;特点二:一个四边形的一组对角都是直角.依据圆周角定理的推论:90°的圆周角所对的弦是直径,直径所对的圆周角是直角,从而构造辅助圆来解决问题.

问题3平面直角坐标系中,已知点A(-4,0),B(2,0),若点C在一次函数y=-12x+2上,且△ABC为直角三角形,则满足条件的点C有个.

分析△ABC为直角三角形,并没有明确哪个角是直角,因此,需要分三种情况讨论.当B为直角顶点时,过点B作x轴的垂线与已知直线交于点C1;当A为直角顶点时,过点A作x轴的垂线与已知直线交于点C2;当C为直角顶点时,由直径所对的圆周角是直角,联想到点C的轨迹是以AB为直径的圆,圆与已知直线有两个交点C3、C4(如图6).因此满足条件的点C共有4个.

问题4在平面直角坐标系中,直线y=43x+4分别交x、y轴于点B、C两点,点A在x轴的正半轴上,过A点作直线BC的垂线,垂足为E,且E在BC边上,线段AE交线段CO于F点,在点A运动的过程中,连接EO、BF,试判断∠FEO与∠FBO的大小关系,并说明理由.

分析由题意得∠BEF=90°,依据90°的圆周角所对的弦是直径,点B、E、F在以BF为直径的同一个圆上,由∠BOF=90°同理可得点B、O、F在以BF为直径的同一个圆上,也就是说点B、E、F、O在以BF为直径的同一个圆上,简称四点共圆.依据同圆中同弧所对的圆周角相等,可得∠FEO=∠FBO.

三、利用圆周角定理构造圆解几何题

这类试题的特点是角的大小不变,但顶点在动,依据圆周角定理:圆周角的度数等于它所对弧上的圆心角度数的一半,同弧或等弧所对的圆周角相等,从而构造辅助圆来解决问题.

问题5直线l与线段AC的夹角是50°,且AB=BC,在直线l上找一点P,使得∠APB=30°,满足条件的点P共有个.

分析由∠APB的顶点P在动,但是∠APB的大小不变,联想到圆周角定理:圆中同弧或等弧所对的圆周角相等,从而把∠APB看做是某个圆的圆周角,根据圆周角的度数等于它所对弧上的圆心角度数的一半,可得圆心角的度数为60°,作出如图9所示的等边△AMB,以M为圆心,MA为半径画圆,则点P的轨迹是圆上弦AB以上的部分,与直线l相交于P1、P2,即满足条件的点P共有两个.

问题2如图10,在平面直角坐标系中,A(1,0)、B(5,0)、C(6,3)、D(0,3),点P为线段CD上一点,且∠APB=45°,则点P的坐标为.

分析由∠APB的顶点P在动,但是∠APB的大小不变,联想到圆周角,需要添加辅助圆⊙M,且圆心角∠AMB=90°,圆的半径为22,点P的轨迹是圆上弦AB以上的部分,与CD交于P1、P2,作MH⊥x,连接P1M,可得P1M=22,MH=1,P1H=7,则DP1=3+7<6(CD=6),所以P1(3+7,3),同理可得P2(3-7,3).

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