文 康葉紅
圓是平面幾何中的基本圖形之一。它不僅在幾何中有重要地位,而且是進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他數(shù)學(xué)知識(shí)的重要基礎(chǔ)。有些數(shù)學(xué)問題看似與圓無關(guān),但如果我們根據(jù)題目中的已知條件,巧妙地構(gòu)造輔助圓,再利用圓的有關(guān)性質(zhì)建立起已知條件與結(jié)論之間的聯(lián)系,往往能起到化隱為顯、化難為易、化繁為簡(jiǎn)的解題效果。現(xiàn)選取中考試題中一些“隱圓”問題加以剖析,與同學(xué)們一同感受圓的魅力。
例1(2018·江蘇南京節(jié)選)如圖1,在四邊形ABCD中,∠C=2∠BAD。O是四邊形ABCD內(nèi)一點(diǎn),且OA=OB=OD。求證:∠BOD=∠C。
【分析】本題中已知OA=OB=OD,可自然聯(lián)想到圓的定義:到定點(diǎn)距離等于定長(zhǎng)的點(diǎn)的集合。我們便容易想到構(gòu)造以點(diǎn)O為圓心,以O(shè)A為半徑的⊙O,根據(jù)圓周角的性質(zhì),問題迎刃而解。
證明:∵OA=OB=OD,
∴點(diǎn)A、B、D在以點(diǎn)O為圓心,OA為半徑的圓上,
∴∠BOD=2∠BAD。
又∠C=2∠BAD,
∴∠BOD=∠C。
【總結(jié)】當(dāng)題目中出現(xiàn)有相同公共端點(diǎn)的三條相等線段,可根據(jù)圓的定義,構(gòu)造輔助圓。
例2(2016·江蘇淮安)如圖2,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,點(diǎn)F在邊AC上,并且CF=2,點(diǎn)E為邊BC上的動(dòng)點(diǎn)。將△CEF沿直線EF翻折,點(diǎn)C落在點(diǎn)P處,則點(diǎn)P到邊AB距離的最小值是____。
【解析】本題考查與三角形有關(guān)的折疊的計(jì)算,掌握折疊的性質(zhì),找到點(diǎn)P到邊AB距離最小的位置是解題的關(guān)鍵。如圖3,當(dāng)點(diǎn)E在邊BC上運(yùn)動(dòng)時(shí),PF的長(zhǎng)固定不變,即PF=CF=2。所以,點(diǎn)P在以點(diǎn)F為圓心,以2為半徑的⊙F上運(yùn)動(dòng)。過點(diǎn)F作FH⊥AB交⊙F于點(diǎn)P,垂足是點(diǎn)H。此時(shí)PH最小,則△AFH∽△ABC,所以。由已知得AF=FH。所以,點(diǎn)P到邊AB距離的最小值是PH=FH-FP。
【總結(jié)】當(dāng)題目中出現(xiàn)定點(diǎn)和定長(zhǎng),可根據(jù)圓的基本定義:到定點(diǎn)的距離等于定長(zhǎng)的點(diǎn)的集合是以定點(diǎn)為圓心,定長(zhǎng)為半徑的圓,來構(gòu)造輔助圓。
例3(2017·山東威海)如圖4,△ABC為等邊三角形,AB=2,若P為△ABC內(nèi)一動(dòng)點(diǎn),且滿足∠PAB=∠ACP,則線段PB長(zhǎng)度的最小值為________。
【解析】如圖5,由△ABC為等邊三角形可知:AB=BC=CA=2,∠ABC=∠BCA=∠CAB=60°。因?yàn)椤螾AB=∠ACP,∠PAB+∠PAC=60°,所以∠ACP+∠PAC=60°。又因?yàn)樵凇鰽PC中,∠ACP+∠PAC+∠APC=180°,所以∠APC=120°。即點(diǎn)P在以AC為弦,圓周角∠APC=120°的⊙O上。因此,以AC為邊向外作等邊三角形,并作等邊三角形的外接圓⊙O,當(dāng)O、P、B三點(diǎn)共線時(shí),即點(diǎn)P在點(diǎn)P′時(shí),BP′最小。所以
【總結(jié)】當(dāng)題目中出現(xiàn)一條定線段和定角時(shí),如圖6(定線段AB和定角∠APB),可以定線段為弦,定角為圓周角構(gòu)造輔助圓。特殊地,當(dāng)定角∠P=90°時(shí),根據(jù)90°的圓周角所對(duì)的弦是直徑,則定線段就是圓的直徑。