【摘 要】 初中數(shù)學(xué)“圓”是初中幾何教學(xué)中的重要內(nèi)容,而切線的性質(zhì)與判定又是這一章節(jié)的重點和難點,切線的性質(zhì)與判定用法靈活而多變。常常與其他知識點聯(lián)系在一起,變成綜合性題目。在分析問題時若能巧妙的運用切線知識點,就能找到解題的突破口,可以使很多問題化復(fù)雜為簡單,化深奧為淺顯,為問題順利解答起到關(guān)鍵性作用。
【關(guān)鍵詞】 切線;圓;幾何證明;作用
在圓的切線證明題中,運用好切線知識點是解決問題的突破口,這方面的例子枚不勝舉,在這里我略舉幾點與同行們共同探討。
一、從切線與直徑垂直關(guān)系入手,尋找解題路徑
圓的切線知識點多數(shù)隱含在綜合性題目之中,加之切點在圓上,不在整個圖形的顯眼位置,學(xué)生初學(xué)時,很容易忽略這一重要知識點的運用,導(dǎo)致思維處于停滯狀態(tài),教師要強調(diào),做題時首先標出切點處的直角,關(guān)注與之相應(yīng)的直角三角形,進行具體分析。
例1:如圖,AB是半圓O的直徑,過點O作弦AD的垂線交切線AC于點C,OC與半圓O交于點E,連接BE,DE。
(1)求證:∠BED=∠C;(2)若OA=5,AD=
8,求AC的長。
分析:(1)由切線的性質(zhì)得∠1+∠2=90°;由同角的余角相等得到∠C=∠2。由圓周角定理知∠BED=∠2,故∠BED=∠C;
(2)連接BD。由直徑直徑對的圓周角是直角得∠ADB=90°,由勾股定理求得BD=√AB2-AD2=√102-82=6。
由△OAC∽△BDA得OA∶BD=AC∶DA,從而求得AC的值。
解:(1)證明:∵AC是⊙O的切線,AB是⊙O直徑,∴AB⊥AC。
則∠1+∠2=90°,又∵OC⊥AD,∴∠1+∠C=90°,∴∠C=∠2,
而∠BED=∠2,∴∠BED=∠C。
(2)解:連接BD,∵AB是⊙O直徑,∴∠ADB=90°,∴BD=
√AB2-AD2=√102-82=6,∴△OAC∽△BDA,∴OA∶BD=AC∶DA,即5∶6=AC∶8,∴AC= 。
本題知識點是切線的性質(zhì);余角和補角;勾股定理;圓周角定理;相似三角形的判定與性質(zhì)。教師引導(dǎo)學(xué)生充分利用了切線的性質(zhì),直徑對的圓周角是直角,同角的余角相等,相似三角形的判定和性質(zhì)求解。這里切線始終在其它眾多知識點中起橋梁作用。
二、從切線與半徑組成直角三角形入手,選擇解題捷徑
圓是初中幾何教學(xué)中的高級階段的原因,使其具有綜合性的特征,解決綜合性題目的關(guān)鍵是尋找各部分知識的聯(lián)系點。如果圓中有切線,而且單單出現(xiàn)與切線相連的半徑,就要很自然的想到直角三角形及勾股定理等相關(guān)知識,出現(xiàn)這樣的思維,解題就降低了難度。
如圖,⊙O的半徑為2,點O到直線l的距離為3,點P是直線l上的一個動點,PQ切⊙O于點Q,則PQ的最小值是多少?
分析:因為PQ為切線,所以△OPQ是Rt△。又OQ為定值,所以當OP最小時,PQ最小,根據(jù)垂線段最短,知OP=3時PQ最小。運用勾股定理求解。
解:作OP⊥l于P點,則OP=3。
根據(jù)題意,在Rt△OPQ中,PQ=√32-22=√5。
此題稍有難度,運用的知識是切線的性質(zhì)。它綜合考查了切線的性質(zhì)及垂線段最短等知識點,如何確定PQ最小時點P的位置是解題的關(guān)鍵。所有P點在L上是動態(tài)的,但我們可以借助圖形,假設(shè)出P點的位置,把它當成定點來思考,切線的知識點在其中就能發(fā)揮較大的作用。
三、從切線與半徑相交形成直角入手,判定切線存在
切線的性質(zhì)固然重要,但是切線的判定也不可忽視,如果我們反過來思考一下切線的存在需要什么條件時,我們便會發(fā)現(xiàn)在論證過程中都離不開切線與半徑或直徑形成直角這一關(guān)鍵。
例3:如圖,AB是⊙O的直徑,BC交⊙O于點D,DE⊥AC于點E,要使DE是⊙O的切線,還需補充一條件是AB=AC或CD=DB或AC∥OD。
分析:根據(jù)AB=AC,連接AD,利用圓周角定理可以得到點D是BC的中點,OD是△ABC的中位線,OD∥AC,然后由DE⊥AC,得到∠ODE=90°,可以證明DE是⊙O的切線。根據(jù)CD=BD,AO=BO,得到OD是△ABC的中位線,同上可以證明DE是⊙O的切線。根據(jù)AC∥OD,AC⊥DE,得到∠EDO=90°,可以證明DE是⊙O的切線。
解:當AB=AC時,如圖:連接AD,
∵AB是⊙O的直徑,∴AD⊥BC,∴CD=BD,
∵AO=BO,∴OD是△ABC的中位線,∴OD∥AC,
∵DE⊥AC,∴DE⊥OD,∴DE是⊙O的切線。
當CD=BD時,AO=BO,∴OD是△ABC的中位線,∴OD∥AC
∵DE⊥AC∴DE⊥OD∴DE是⊙O的切線。
當AC∥OD時,∵DE⊥AC,∴DE⊥OD?!郉E是⊙O的切線。
本題考查的是切線的判斷,利用條件判斷DE是⊙O的切線,當然可補充的條件還有很多,這些可讓學(xué)生課后思考,圓的切線性質(zhì)與圓的判定定理,及其利用性質(zhì)與定理證明圓的幾何題目里,往往都有90。、垂直、直角三角形這些容易忽略而又十分重要的聯(lián)系點。但是我們可以斷定,利用條件說明DE是⊙O的切線,終結(jié)點必須是先說明DE與半徑的直角關(guān)系。
平面幾何中,《圓》這一章的知識點多,綜合性強,是學(xué)生在初中階段完成平面幾何學(xué)習(xí)的最后關(guān)口,是初中幾何教學(xué)的難點。為了化解與分散教學(xué)難點,教師要時時提醒學(xué)生把握切線的條件和因素認真思考,有計劃的訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生觀察圖形能力,邏輯思維能力,綜合分析問題的能力,及時總結(jié)歸納解題規(guī)律的能力,這樣才能使我們的初中數(shù)學(xué)越教越活,越學(xué)越精。