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《圆》是初中几何中重要的内容,也是初高衔接的重要知识点,在近两年泉州中考压轴题中也频频出现,在某些数学习题中,借助辅助圆解(证)题是比较生疏的一种解题方法,但同时又是一种行之有效的解题方法,至于利用辅助圆解(证)平面几何题,虽远不如直线那么为人所熟知,但如果辅助圆添加合理,同样可以使分散的条件集中,隐蔽的条件明显;同样为沟通条件与结论之间的内在联系起到事半功倍的作用;同样可以沟通数学知识之间的联系。因此,在平时的学习中,将已知条件、欲求结论以及所给图形,也就是说辅助圆有时在解(证)题中起着“搭桥铺路”的作用。圆就是到定点的距离等于定长的点的集合。已知条件给出共同端点的几条线段相等,由圆的定义,便可以以共同的端点为圆心,以等线段的长为半径,引出辅助圆,而后利用圆的有关性质解决问题。
一、可以利用直径所对的圆周角是直角,以斜边为直径,构造辅助圆
例1.在平面直角坐标系中,已知A(2,2),B(2,-3),点P在y轴上,且ABP为直角三角形。请问满足条件的点P有几个?并求出它们的坐标。
解:(1)过点A作APy轴于P
∠PAB=90°P1(0,2)
(2)过点B作BPy轴于P
∠PBA=90°P2(0,-3)
(3)以AB为直径作圆,交y轴于P,设圆心为D
∠APB=90°
D(2,-0.5)
AD=BD=PD=2.5
作DEy轴于E,则E(0,-0.5)
DE=2,OE=0.5
∠PED=90°
DE2+PE2=PD2
PE=1.5
P3(0,1),P4(0,-2)
综上所述:共有4个点P。
典型练习:
在平面直角坐标系中,A(4,0),O为坐标原点,求直线y=x+3上一点P,使AOP是等腰三角形,这样的P点有几个?
二、利用定义构造圆解题
例2.如图所示,在四边形ABCD中,AB=AC=AD,∠BAC=26°,∠CAD=74°,则∠BDC=________°,∠DBC=________°。
什么条件让你想到可以构造圆,可以构造圆的依据是什么?
条件:有公共端点的等线段;
依据:同圆半径相等。
小结:
当遇有公共端点的等线段长时,通常以公共端点为圆心,等线段长为半径,构造辅助圆。
典型练习:
如图所示,在凸四边形ABCD中,AB=BC=BD,∠ABC=80°。则∠ADC的度数为_______。
三、可以利用圆心角与圆周角的关系
例3.如图,B是线段AC的中点,过点C的直线l与AC成60°的角,在直线l上取一点P,使得∠APB=30°,则满足条件的点P的个数是()
A.3个 B.2个
C.1个 D.不存在
分析:要在直线l上找点P使∠APB=30°,可以构造以AB为边作等边三角形ABO,则∠AOB=60°,然后以O为圆心,AB为半径,作圆O,如图,因为ABO为等边三角形所以OB∥l,所以点O到l的距离d
解:此题如果以AB为边作等边ABO,再以点O为圆心,AB为半径作圆交直线l与点P1、P2,∠AOB=60°∠AP1B=30°,∠AP2B=30°,所以满足条件的点P个数是两个,分别为P1、P2。
典型练习:
如图1,在直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠D=90°,AD=9cm,CD=12cm,BC=15cm。点P由点C出发沿CA方向匀速运动,速度为1cm/s;同时,线段EF由AB出发沿AD方向匀速运动,速度为1cm/s,且与AC交于Q点,连接PE,PF。当点P与点Q相遇时,所有运动停止.若设运动时间为t(s)。
(1)求AB的长度;
(2)当PE∥CD时,求出t的值;
(3)①设PEF的面积为S,求S关于t的函数关系式;
②如图2,联结DQ、DF,∠ACB=2∠QDF时,t的值为_________。(直接写出答案)
学生已经学习了圆的基本知识,掌握了圆的一些有关性质,并对辅助圆有了初步的认识。对于直线形中常见的几何问题形成了一些基本的解题策略,但从辅助圆这个新的视角解决问题还显得弱了很多。学生对于一些数学问题容易产生想法,但欠缺的是归纳总结提升,而想要达到目的,就是引导学生学会归纳总结,将以前学过的一些知识从一个新的视角研究,简化证明过程。初步形成构造曲线形辅助线的意识。
(作者单位:福建省泉州外国语中学)