分類思想是數(shù)學(xué)的基本思想之一. 中考試題中經(jīng)常設(shè)計(jì)兩解或多解題型,來考查同學(xué)們思維的嚴(yán)密性,倘若基礎(chǔ)知識(shí)掌握得不扎實(shí),常會(huì)漏解. 九年級(jí)上冊(cè)的“圓”是初中階段的重點(diǎn)內(nèi)容,而圓中兩解問題又是其中的難點(diǎn),也是中考命題的熱點(diǎn),現(xiàn)歸納如下:
一、 點(diǎn)與圓的位置關(guān)系
1. 點(diǎn)在圓內(nèi)與圓外的位置不確定
例1 在同一平面內(nèi),已知點(diǎn)P到圓上各點(diǎn)的最大距離為5,最小距離為1,則圓的半徑為______.
【解析】由于本題未指明點(diǎn)P與圓的位置關(guān)系,因此,應(yīng)分點(diǎn)P在圓內(nèi)或點(diǎn)P在圓外兩種情況來考慮. 點(diǎn)P在圓內(nèi)時(shí),如圖1,AP=5,BP=1,AB=AP+BP=5+1=6,所以圓的半徑為3. 點(diǎn)P在圓外時(shí),如圖2,AP=5,BP=1,AB=AP-BP=5-1=4,所以圓的半徑為2. 此類問題可擴(kuò)展到一般情況,已知點(diǎn)P到圓上各點(diǎn)的最大距離為a,最小距離為b,則圓的半徑r可以分為:點(diǎn)P在圓內(nèi)時(shí),半徑r=■;點(diǎn)P在圓外時(shí),r=■.
2. 點(diǎn)在圓弧上的位置不確定
例2 半徑為4的圓有內(nèi)接△ABC,且圓心O到BC邊的距離為2. 求∠A的度數(shù).
【解析】∠A是邊BC所對(duì)的圓周角.其頂點(diǎn)A分兩種情況:一是點(diǎn)A在BC邊所對(duì)的劣弧上(如圖3);二是點(diǎn)A在BC邊所對(duì)的優(yōu)弧上(如圖4).
略解:過點(diǎn)O作OD⊥BC,D為垂足.連接OB、OC,易知∠BOC=120°,所以∠A=120°或60°.
二、 弦與圓的位置關(guān)系
1. 兩條平行弦與圓心位置不確定
例3 ⊙O的半徑為5 cm,AB∥CD,AB=6 cm,CD=8 cm,求AB、CD間的距離.
【解析】題中的弦AB、CD都比⊙O的直徑小,所以圓心O的位置有可能在兩平行弦AB、CD的同側(cè),也有可能在弦AB、CD的異側(cè),如圖5、圖6兩種可能. 利用垂徑定理可求出OE=3 cm,OF=4 cm,所以AB與CD之間的距離為4-3=1(cm)或4+3=7(cm).
2. 過圓上一點(diǎn)的兩弦與圓心位置不確定
例4 已知:弦AB=2■,AC=2■,⊙O的半徑為2. 求∠BAC的度數(shù).
【解析】由于弦AB和CD可能在圓心的同側(cè),也可能在圓心的異側(cè),故有如圖7、圖8兩種可能情況.
根據(jù)垂徑定理及解直角三角形知識(shí)可求出.
解:過O點(diǎn)作OE⊥AB,垂足為E,作OF⊥AC,垂足為F,連接OA.
∵AB=2■,AC=2■,∴由垂徑定理,得AF=■,AE=■.
∴在Rt△AEO中,cos∠EAO=■=■,∠EAO=45°;
在Rt△AFO中,cos∠FAO=■=■,∠FAO=30°.
(1) 當(dāng)AB、CD在圓心O的兩側(cè)時(shí),如圖7,∠BAC=∠EAO+∠FAO=75°.
(2) 當(dāng)AB、CD在圓心O的同側(cè)時(shí),如圖8,∠BAC=∠EAO-∠FAO=15°.
∴∠BAC度數(shù)為75°或15°.
三、 兩圓的位置關(guān)系
1. 兩圓相切的位置不確定
例5 兩圓內(nèi)切,一圓半徑為9,另一圓半徑為r,圓心距d=4. 則r為多少?
【分析】兩圓內(nèi)切,圓心距等于兩圓半徑之差,由于本題兩圓半徑大小關(guān)系不確定,可能9>r,也可能9 解:當(dāng)9>r時(shí),9-r=4,則r=5; 當(dāng)9 例6 已知:⊙O1與⊙O2相切,圓心距d=12,r1=5,求⊙O2的半徑r2(r1 解:(1) ⊙O1與⊙O2相外切時(shí),d=r1+r2, ∵d=12,r1=5,∴r2=7; (2) ⊙O1與⊙O2相內(nèi)切時(shí),d=r2-r1, ∵d=12,r1=5,∴r2=17. ∴⊙O2的半徑r2為7或17. 2. 公共弦與圓心的位置不確定 例7 AB為⊙O1與⊙O2的公共弦,⊙O1的半徑r1=17,⊙O2的半徑r2=10,AB=16,求△AO1O2的周長. 解:(1) O1與O2在AB的兩側(cè),如圖9, ∵O1O2垂直平分AB,AB=16,∴AC=8. ∴由勾股定理得: O1C=■=■=15,O2C=■=■=6. ∴O1O2=O1C+O2C=15+6=21. ∴△AO1O2的周長=O1A+O2A+O1O2=17+10+21=48. (2) O1與O2在AB的一側(cè),如圖10,∵O1O2垂直平分AB,AB=16,∴AC=8. ∴由勾股定理得: O1C=■=15, O2C=■=6. ∴O1O2=O1C-O2C=15-6=9. ∴△AO1O2的周長=O1A+O2A+O1O2=17+10+9=36. ∴綜上所述,△AO1O2的周長為48或36. 【說明】兩圓位置關(guān)系是指外離、外切、相交、內(nèi)切、內(nèi)含5種情況. 當(dāng)然,圓中多解的問題不止上述幾個(gè).本文未列出的同學(xué)們可以自己整理歸納.在解答那些未給出圖形的幾何問題或運(yùn)動(dòng)型問題時(shí),同學(xué)們要盡可能畫出所有的情形并逐一進(jìn)行討論,以此增強(qiáng)解題的完備性. 另外還要加強(qiáng)解題后的反思:此題還有其他情形嗎?還有其他解法嗎?……以此提高分析問題、解決問題的能力.