在平面幾何的學(xué)習(xí)中,“圓”是極其重要的一章。它涉及的知識(shí)面廣,綜合性強(qiáng),幾乎可以把其它平面中的內(nèi)容都結(jié)合到有關(guān)圓的題目中去,因而難度大,在證明有關(guān)圓的題目時(shí),常用到一些重要的定理,圓冪定理就是其中的一個(gè)。它包括“相交弦定理”及推論;“切割線定理”及推論,熟悉圓冪定理的內(nèi)容,深刻領(lǐng)會(huì)它的作用,靈活地應(yīng)用這些定理是證明與圓有關(guān)的比例線段問題的前提和基礎(chǔ),希望同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)引起高度的重視,下面就圓冪定理的學(xué)習(xí)及應(yīng)用提出一些個(gè)人的認(rèn)識(shí),以期對(duì)同學(xué)們有所幫助。
弦切角定義:頂點(diǎn)在圓上,一邊和圓相交,另一邊和圓相切的角叫做弦切角。
滿足三個(gè)條件:(1)頂點(diǎn)在圓上;(2)一邊和圓相交;(3)一邊和圓相切。
判斷下列圖形中的∠ BAC 是不是弦切角:
圖 A 中,缺少“頂點(diǎn)在圓上”的條件;
圖 B 中,缺少“一邊和圓相交”的條件;
圓 C 中,缺少“一邊和圓相切”的條件;
圓 D 中,缺少“頂點(diǎn)在圓上”和“一邊和圓相切”兩個(gè)條件。
所以,圖中的∠BAC都不是弦切角。
分類(以圓心的位置分):
(1)圓心在角的外部;( 2)圓心在角的一邊上;( 3)圓心在角的內(nèi)部。
弦切角的度理定理:
弦切角的度數(shù)等于它所夾的弧的度數(shù)的一半。
推論 1:弦切角定理:弦切角等于它所夾的弧對(duì)的圓周角。
推論 2:在同圓或等圓中,如果兩個(gè)弦切角所夾的弧相等,那么這兩個(gè)弦切角也相等。
如圖 1(4), 有 PA2=PC·PD
當(dāng)點(diǎn) P 從圓內(nèi)運(yùn)動(dòng)到圓上、圓外時(shí)(從圖 1(1)到圖 1(3)), 總有 PA·PB=PC·PD,圖 1(2)中,點(diǎn) B、D 與點(diǎn) P 重合,PB=PD=0,PA·PB=PC·PD 同樣成立。
當(dāng)割線 PBA 繞著點(diǎn) P 旋轉(zhuǎn)到切線 PA 的位置時(shí),點(diǎn) B 與 A 重合,結(jié)論不變,仍有 PA·PB
=PC·PD,此時(shí)PA=PB,所以PA2=PC·PD
當(dāng)割線 PDC 也變?yōu)榍芯€ PC 時(shí),總有 PA·PB=PC·PD,因?yàn)?PC=PD,PA=PB,所以PA2=PC2,即PA=PC,此為切線長(zhǎng)定理。
當(dāng)圖 1(1)中的兩條相交弦的位置調(diào)整為:其中一條為直徑,另一條弦與直徑垂直,
根據(jù)相交弦定理,同樣有 PA·PB=PC·PD 又根據(jù)垂徑定理, 2=PC·PD。當(dāng)圖 1(1)中的兩條相交弦的位置調(diào)整為:其中一條為直徑,另一條弦與直徑垂直,根據(jù)相交弦定理,同樣有 PA·PB=PC·PD 又根據(jù)垂徑定理,有PA=PB,所以PA2 =PC·PD。
在上面的圖形變化中,點(diǎn) P 的位置和 AB、CD 的位置在不斷地變化,而變化中有不變量,即 PA·PB=PC·PD 的關(guān)系是不變的。我們應(yīng)抓住圖形的本質(zhì)特征,我們把相交弦定理、割線定理、切割線定理統(tǒng)稱為圓冪定理。
考點(diǎn)一 弦切角
1.如圖,AB 是⊙O的直徑,C為圓周上一點(diǎn),BD 是⊙O的切線,B為切點(diǎn).
(1)在圖(1)中,∠ BAC=30°,求∠ DBC 的度數(shù);
(2)在圖(2)中,∠ BA1C=40°,求∠ DBC 的度數(shù);
(3)在圖(3)中,∠ BA2C=α,求∠ DBC 的度數(shù);
(4)通過(1)(2)(3)的探究你發(fā)現(xiàn)了什么?用你自己的語言敘述你的發(fā)現(xiàn).
2.如圖,已知 AB 是圓 O的弦,AC 是圓 O的切線,∠ BAC 的平分線交圓 O于 D,連 BD
并延長(zhǎng)交 AC 于點(diǎn) C,若∠ DAC=40°,則∠ B=( ) 度,∠ ADC=( )度.
3.如圖為△ABC 和一圓的重迭情形,此圓與直線 BC 相切于 C點(diǎn),且與 AC 交于另一點(diǎn) D.若∠ A=70°,∠ B=60°,則CD 的度數(shù)為( ).
4.如圖,割線 PAB 過圓心 O,PD 切⊙O于 D,C是BD上一點(diǎn),∠ PDA=20°,則∠ C的度數(shù)是( )度.
5.如圖,已知 AB 是⊙O的直徑,PC 切⊙O于點(diǎn) C,∠ PCB=35°,則∠ B等于 度.
6.定義:由圓的切線和過切點(diǎn)的弦所組成的角叫做弦切角.如圖 1,已知 AB 切⊙O于 D
點(diǎn),CD 是⊙O的弦,則圖中∠ BCD 與∠ ADC 都是弦切角.
(1)如圖 2,作出∠ BCD 所夾弧 CD 所對(duì)的圓周角∠ M,求證:∠ BCD=∠ M;
(2)請(qǐng)用文字語言總結(jié)(1)中的結(jié)論 ;
(3)如圖 3,PB 切⊙O于 B點(diǎn),PAB 交⊙O于A、B兩點(diǎn),利用(2)中的結(jié)論,求證PC2=PA· PB.
小明是個(gè)愛動(dòng)腦筋的孩子,他在學(xué)完與圓有關(guān)的角圓周角、圓心角后,意猶未盡,又查閱到了與圓有關(guān)的另一種角﹣﹣﹣﹣﹣﹣弦切角.請(qǐng)同學(xué)們先仔細(xì)閱讀下面的材料,再完成后面的問題.
材料:頂點(diǎn)在圓上,一邊與圓相交,另一邊與圓相切的角叫做弦切角.如圖 1,弧AMB是弦切角∠ PAB 所夾的弧,他發(fā)現(xiàn)弦切角與它所夾的弧所對(duì)的圓周角有關(guān)系.
問題 1:如圖 2,直線 DB 切⊙O于點(diǎn) A,∠ PCA 是圓周角,當(dāng)圓心 O位于邊 AC 上時(shí),
求證:∠ PAD=∠ PCA,請(qǐng)你寫出這個(gè)證明過程.
問題拓展:
問題 1:如果圓心 O不在∠ PCA 的邊上,∠ PAD=∠ PCA 還成立嗎?如圖 3,當(dāng)圓心 O在∠ PCA 的內(nèi)部時(shí),小明證明了這個(gè)結(jié)論是成立的.他的思路是:作直線 AE,聯(lián)結(jié) PE,由問題 1的結(jié)論可知∠ PAD=∠ PEA,而∠ PCA=∠ PEA,從而證明∠ PAD=∠ PC.
問題 2:如圖 4,當(dāng)圓心 O在∠ PCA 的外部時(shí),∠ PAD =∠ PCA 仍然成立.請(qǐng)你仿照小明
的思路證明這個(gè)結(jié)論.
運(yùn)用:如圖 5,AD 是△ABC 中∠ BAC 的平分線,經(jīng)過點(diǎn) A的⊙O與 BC 切于點(diǎn) D,與 AB、
AC 分別相交于 E、F.求證:EF∥ BC.( 提示:可以直接使用本題中的結(jié)論)
數(shù)學(xué)思想在教學(xué)過程中的滲透有利于鍛煉學(xué)生的邏輯思維與創(chuàng)造性思維.圓冪定理揭示了過同一點(diǎn)的弦,切線及割線之間存在的比例關(guān)系.本文主要探討圓冪定理在中學(xué)平面幾何運(yùn)用中的三類數(shù)學(xué)思想,旨在對(duì)圓冪定理的教學(xué)提供一些參考.
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