教育部2022年頒布的《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡稱“新課標(biāo)”)要求:理解圓、弧、弦、圓心角、圓周角的概念,探索并證明垂徑定理;探索圓周角與圓心角及其所對弧的關(guān)系,了解并證明圓周角定理及其推論,了解內(nèi)心與外心;掌握切線的概念[1-2];等等.實際上,我們在課堂教學(xué)中接觸的與圓相關(guān)的數(shù)學(xué)問題是新課標(biāo)要求的載體,我們常見的習(xí)題、例題及質(zhì)量評估測試題是新課標(biāo)要求的具體化.中考模擬題及中考真題中與圓相關(guān),并且需要添加輔助線后才能解決問題,一般都是壓軸題.由于輔助線添加方法的靈活性,導(dǎo)致學(xué)生對這類問題產(chǎn)生畏懼心理,甚至達(dá)到談題“色”變的程度,致使這種問題總被認(rèn)定為是難題,成為大家關(guān)注的熱點問題3.為解決大家心頭之憂,以下擬結(jié)合精選的典型例題分類分享針對此類問題輔助線添加的幾種方法,期盼能助你一臂之力.
1圓中遇弦,可添半徑
案例1如圖1,半徑為 R 的 ? I 的弦 E F=D G , 且 E F⊥ D G 于點 H ,連接 E D,D F ,若 ,則 半徑 R 的長為( ).
C.46 D.4√3
分析:如圖2所示,由已知中的等弦,可知
;由互相垂直的弦,可知 ∠ E H D 是直角,所以 Δ E H D 是等腰直角三角形.于是可知
,由圓周角定理知
;由勾股定理即可求得半徑 I D 的長.
解:如圖2,連接 E G,I D,I F ,則 ∠ I D F=∠ I F D 因為 E F=D G ,所以 ∠ E D F=∠ D E G 又 ∠ D F E= ∠ D G E ,則 Δ E D F?Δ D E G ,所以 ,所以 ∠ D E F=∠ E D G .
因為 E F⊥ D G ,所以
于是 ,所以 ∠ D E F=
.由圓周角定理,可得
在 RtΔ I D F 中,由勾股定理得 即
,所以
.故選:B.
點撥:熟悉同圓中等弧、等弦及相等的圓心角、圓 周角之間的關(guān)系是求解的基礎(chǔ);在圓中遇弦求半徑或 直徑,添加的輔助線首選添半徑.
2圓中遇直徑,構(gòu)造圓周角
案例2如圖3,在DEF中, E F=D F=4 ,以 E F 為直徑的 ? I 分別交 D F 和 D E 于點 G,H ,且 D G=F G
(1)求證: D E=D F (2)求 H G 的長.
分析:如圖4,由 E F 是直徑可想到連接 E G 和F H 構(gòu)造直角,聯(lián)系 D G=F G 可證 Δ E G D 與 Δ E G F 全等,于是可證 E D=E F ,結(jié)合 E F=D F ,即可證E D=D F
(2)由(1)中 D E=D F 知 Δ D E F 是等邊三角形,因為 ,所以 F H 是 D E 邊上的中線,于是可知 H 為 D E 的中點,所以 H G 是 Δ D E F 的中位線,從而
(1)證明:連接 E G,F(xiàn) H ,則 在△EGD和 Δ E G F 中,
,所以Δ E G D?Δ E G F(SAS) ,則 E D=E F
又因為 E F=D F ,所以 D E=D F
(2)解:因為 D E=D F,E F=D F ,所以 Δ D E F 是等邊三角形.因為 ,所以 F H 是 Δ D E F 的邊 D E 上的中線,所以 H 是 D E 的中點.
因為 D G=F G ,所以 G 是 D F 的中點.所以 H G 是△DEF的中位線,則 ,即H G 的長為2.
點撥:等腰三角形三線合一的性質(zhì)、直徑所對的圓周角是直角、中位線的判定與中位線定理、全等三角形的判定定定理“SAS”是此題證明和解答的基礎(chǔ).在圓中遇到直徑,首先想到構(gòu)造直角是關(guān)鍵.
3遇到內(nèi)心,需要連頂點
案例3如圖 是XYZ的內(nèi)心, Y Z=8cm ,X Y=6cm,X Z=4cm ,將 ∠ Y X Z 平移,使其頂點與點o 重合,則圖中陰影部分的周長為( ).
$\mathrm{A.2\cm}$ C.6cm $\mathrm{{D.8\cm}}$
分析:(1)如圖6,由 o 是內(nèi)∴ ,可想到 O 是 Δ X Y Z 三個內(nèi)角平分線的交點,連接 O Y,O Z ,可知 ∠ O Y X=∠ O Y R ∠ O Z X=∠ O Z S ;由平移的意義知, O R//X Y,O S//X Z ;由“兩直線平行,內(nèi)錯角相等”和“等角對等邊”,可推知 Y R=O R , Z S=O S. 于是,陰影部分的周長可求.
解:如圖6,連接 O Y,O Z ,則∠ O Y X=∠ O Y R ,且 ∠ O Z X=∠ O Z S 由平移的性質(zhì)知 O R//X Y ,所以 ∠ O Y X=∠ Y O R ,∠ O Z X=∠ Z O S
于是 ∠ O Y R=∠ Y O R,∠ O Z S=∠ Z O S.
所以 Y R=O R , Z S=O S
故 即陰影部分的周長為 8cm. 故選答案:D.
點撥:此題求解的基礎(chǔ)是熟知內(nèi)心的定義、平移及平行線的性質(zhì),等角對等邊和等量代換思想.關(guān)鍵是遇到內(nèi)心,首先想到連接三角形的頂點這種添加輔助線的方法.
4遇到切線,連接切點和圓心
案例4如圖7,在四邊形 H I E F 中, H F//I E ,E F⊥ I E ,以點 E 為圓心, E F 為半徑的弧剛好與 相切,切點為 G 如果
,則 sinI的值為( ).
A
分析:如圖8,由題意易知 ∠ F E I 是直角;由 H I 與? E 相切于點 G ,可想到連接 G E ,進(jìn)而可證 ∠ E G H= ∠ E F H,Δ E G HΔ E F H ;由 ∠ I H E=∠ I E H 可推出I E=I H ;如果設(shè) H F=n ,則 I H=I E=3n ;當(dāng)推出 I G= 2n 時,由勾股定理可得 于是
的值可求.
解:如圖8,連接 G E ,則 E G=E F
因為 H F//I E ,所以 ∠ F H E=∠ I E H 因為 H F//I E,E F⊥ I E ,所以
I 在 RtΔ E G H 和 RtΔ E F H 中 所以
所以 ∠ I H E=∠ F H E,H G=H F .
所以 ∠ I H E=∠ I E H ,所以 I E=I H
設(shè) H F=n ,因為 ,則 IH=IE = 3n,I G=I H-H G=3n-n=2n.
在 中,由勾股定理得
,于是sin
故選答案:C.
點撥:此題求解的基礎(chǔ)是切線的性質(zhì)、平行線的 性質(zhì)、相等的傳遞性、等角對等邊、勾股定理等.關(guān)鍵是 遇到切線,要首先想到連接切點和圓心.
其實,在解和證與圓相關(guān)的問題時,除了上面分享的4種輔助線作法,還可以“遇弦添加弦心距”“遇內(nèi)心作三角形三邊的垂線”等.應(yīng)該明白,輔助線是連接題設(shè)和所求的紐帶和橋梁,恰當(dāng)?shù)妮o助線的添加和圖形構(gòu)造,依賴于對與圓相關(guān)的定義、定理、性質(zhì)的扎實掌握,依賴于對問題已知和求證的準(zhǔn)確理解.我們應(yīng)該把功夫下在獲得“四基”(基礎(chǔ)知識、基本技能、基本活動經(jīng)驗和基本思想方法),發(fā)展“四能”(發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的能力),樹立正確的價值觀,勇于探索,敢于創(chuàng)新,立志作數(shù)學(xué)教育之達(dá)人[!
參考文獻(xiàn):
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