龔瓊瑩
(福建省石獅市實驗中學,福建石獅 362700)
在初中數(shù)學考試中,圓知識點一直是重點考查的內(nèi)容,且考查的方式也在不斷變化,對學生學習能力有更高的要求,其中最為重要、考查力度大的是“隱”圓問題。該類問題的難點是如何快速破解題意,找到圓。因此,如何讀取問題,挖掘條件,將圓化“隱”為“顯”,是主要的解題方向,也是教師教學的重點。
例1:已知ΔABC,在ΔABC外一點D,使得AB=AC=AD,其中∠CBD=2 ∠BDC,∠BAC=44°,求∠CAD的度數(shù)。
簡析:通過已知條件發(fā)現(xiàn):AB=AC=AD,所以構(gòu)造一個以點A為圓心,AB長為半徑的圓,其中點B、C、D都在圓上,如圖1所示。在圓A中,根據(jù)圓周角定理:在同圓中,同弧所對的圓心角是圓周角的兩倍,所以∠CAD=2 ∠CBD,∠BAC=2 ∠BDC,又因為∠CBD=2 ∠BDC,所以∠CBD=∠BAC=44°,所以∠CAD=88°.
評析:在這類題中主要是根據(jù)圓的定義“到定點距離等于定長的點的集合是圓”構(gòu)造隱圓,從而將直線形中的角度問題轉(zhuǎn)化為圓形的角度問題,即根據(jù)圓周角定理來進行角度的轉(zhuǎn)化。
圖1
例2:如圖2所示,在中RtΔABC,∠ABC=90°,∠ACB=30°,在RtΔADC中,∠ADC=90°,∠ACD=45°,若BD=8,則AB為多少?
簡析:因為∠ABC=90°,∠ADC=90°,所以A、B、C、D四點共圓。如圖3所示,以AC為直徑作圓,則∠ABD=∠ACD=45°,∠ADB=∠ACB=30°。如圖4所示,作DE⊥BA延長線,垂足為點E,在DE上取點F,使得DF=AF,在RtΔADE中,∠ABD=45°,BD=8,可得BE=DE=,∠ADF =∠BDE-∠ADB=45°-30°=15°。因為AF=DF,則∠FAD=∠ADF=15°,所以∠AFE=30°。設(shè)AE=x,則AF=DF=2x,EF=x,所以DE=x+2x=,解得x=-,所以
圖2
圖3
圖4
評析:本題通過同斜邊的直角三角形頂點共圓來構(gòu)造輔助圓,運用“在圓內(nèi),直徑所對的圓周角為直角;如果圓周角為直角,那么它所對的弦是直徑”來構(gòu)造輔助圓,然后利用圓周角定理,進行角的轉(zhuǎn)化,使已知角和線段集中在同一個三角形中,再通過構(gòu)造直角三角形,運用方程思想列等式解題。本題也可以用“一組對角互補的四邊形頂點共圓”構(gòu)造輔助圓。
例3:如圖5所示,在平面直角坐標系中,已知點A(2,3),在坐標軸上找一點P,使得ΔAOP是等腰三角形,則這樣的點P共有多少個?
簡析:由于本題等腰三角形的腰與底邊不確定,所以需要分情況討論。如圖6所示,第一種情況:OP=AP。這種情況只需做OA的中垂線即可,中垂線與坐標軸的兩個交點P1、P2即為所求的點。
如圖7所示,第二種情況:OA=AP。以A為圓心,OA長為半徑構(gòu)造圓,圓與坐標軸的兩個交點P3、P4即為所求的點。
第三種情況:OA=OP。依然采用作圓的方式,以點O為圓心,OA長為半徑作圓,圓與坐標軸的四個交點P5、P6、P7、P8即為所求的點。綜上所述,P點共有8 個。
圖5
圖6
圖7
評析:在這類題中主要根據(jù)“圓半徑相等”構(gòu)造隱圓,利用“兩圓一中垂線”尋找與坐標軸的交點,從而確定等腰三角形的個數(shù)。
例4:已知在等邊三角形ABC中,AB=4,點D、E分別為BC、AC上的點,且BD=CE,AD與BE相交于點P,求CP的最小值。
簡析:因為ΔABC為等邊三角形,所以AB=BC,∠C=∠ABD=60°,又因為BD=CE,所以ΔADB≌ΔBEC.
又因為∠APE=∠BAD+∠ABE,所以∠APE=∠CBE +∠ABE=∠ABC=60°,又因為∠BAD=∠CBE,所以∠APB=120°.
因為AB定長,∠APB=120°定角,滿足“定弦定角”模型,如圖8所示,易得∠AOB=120°,點P的運動軌跡就是以O(shè)為圓心,OA為半徑的圓弧AB,所以當O、P、C三點共線時,CP取得最小值.
在等腰三角形OAB中,AB=4,∠AOB=120°,易得在RtΔOBC中,∠BOC=60°,易 得所以
評析:∠APB始終為120°,再有定線段AB,直接就由“定弦定角”構(gòu)造隱圓。本題CP的最小值問題則轉(zhuǎn)化為點與圓之間的最值問題[1]。
圖8
通過對上述四類問題的解析發(fā)現(xiàn),“隱”圓問題考查的范圍較廣,但是在構(gòu)造圓的過程中,所運用的都是圓的性質(zhì)與定義。因此,在平時教學中,教師應(yīng)注重培養(yǎng)學生的隱圓解題能力。第一,幫助學生建立常見的隱圓模型,把握住條件中的固定形式,熟悉隱圓模型,有利于學生形成幾何直觀能力,快速構(gòu)造隱圓[2];第二,加強圓基礎(chǔ)知識的關(guān)聯(lián)特性,抓住圓的性質(zhì)、定理等內(nèi)容,用整體性教學法尋找圓與直線形幾何的關(guān)聯(lián)性;第三,鍛煉學生用多種方法解題的習慣,使其注重積累。以上三點教學建議,是加強教學的重要手段,能幫助學生在面對“隱”圓問題時,快速地找到解題的方法[3]。
隱圓問題的類型還有很多,文中所列的隱圓類型是??碱愋?。上述四類問題,從表面上看似乎與圓無關(guān),但如果學生能深入挖掘題目中的隱含條件,善于聯(lián)想所學定理,巧妙地構(gòu)造符合題意特征的輔助圓,再利用圓的有關(guān)性質(zhì)來解決問題,往往能起到化隱為顯、化難為易的解題效果。