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解析巧添与圆有关的常规辅助线

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解与圆有关的几何问题时,常常需要添加适当的辅助线将复杂的图形转化为基本图形,从而方便求解.为帮助大家正确理解并掌握圆中有关计算或证明题的一般解法,现就圆中辅助线的常规作法分类例析如下.

一、圆中有弦,常作弦心距,或者作垂直于弦的半径或直径,有时还要连结过弦端点的半径

评析:求解圆中与弦有关的问题,常需作弦心距(即垂直于弦的直径或半径),其目的是构造以半径、弦心距、弦为边的直角三角形,并利用垂径定理来沟通弦、弧、弦心距之间的联系.

二、圆中有直径,常作直径所对的圆周角,在半圆中,同样可作直径所对的圆周角

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例2 如图2,O是ABC的外接圆,CD是直径,∠B=40°,则∠ACD的度数是

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解题思路:连结AD.由同弧的圆周角相等得∠D=∠B=40°,因CD是直径,则,∠CAD=90°,由三角形内角和得∠ACD=50°.

答案:50°

评析:由于直径所对的圆周角为直角,所以在有关圆的证明或计算问题中,利用该性质极易构造出直角三角形,从而可以很方便地将问题转化到直角三角形中进行解决.

三、圆中有切线,常作过切点的半径,若无切点,则过圆心作切线的垂线

评析:当欲求解的问题中含有圆的切线时,常常需要作出过切点的半径,利用该半径与切线的垂直关系来沟通题设与结论之间的联系.当题设中未告诉有直角三角形但却含有30°、45°、60°、90°等特殊角或某个角的三角函数值时,通常需要作直径或半径构造直角三角形来帮助求解.

四、两圆相切,常作公切线,或者作两圆的连心线

例4 如图4,O1和O2外切于点A,BC是O1和O2的外公切线,B、C为切点,求证:ABAC.

证明:过点A作O1与O2的公切线AM交BC于点M.

因为MA和MB分别切O1于点A、B,所以MA=MB,同理可得MA=MC,所以MA=MB=MC,即点A、B、C同在以M为圆心,BC为直径的圆周上,所以ABAC.

评析:在解决有关两圆相切的问题时,常常需作出两圆的公切线或连心线,利用公切线垂直于经过切点的半径、切线长相等、连心线长等于两圆半径之和(或差)等性质来沟通两圆间的联系.

五、两圆相交,常作公共弦,或者作两圆的连心线

例5 如图5,O1和O2相交于A、B两点,AD是O1的直径,且圆心O1在O2上,连结DB并延长交O2于点C,求证:CO1AD.

证明:连结AB.

评析:在解决有关两圆相交的问题时,最常见的辅助线是两圆的公共弦或连心线,公共弦可以连通两圆中的弦、角关系,而连心线则垂直平分公共弦.

添加辅助线要领悟下列思想方法:(1)遇到直径时,一般要引直径上的圆周角,将直径这一条件转化为直角的条件. (2)

遇到有切线时,一般要引过切点的半径,以便利用切线的性质定理;或连结过切点的弦,以便利用弦切角定理. (3)遇到过圆外一点作圆的两条切线时,常常引这点到圆心的连线,以便利用切线长定理及其推论. (4)遇两圆相交,要添加公共弦,或者连心线,特别是公共弦,它在相交两圆中起着桥梁作用.(5)遇两圆相切,一般要引两圆的公切线,如果两圆外切,常引内公切线; 如果两圆内切,就引外公切线, 公切线的引出构造了弦切角,利用弦切角便可把两圆的圆周角联系起来. (6)求周长和面积要注意利用割补思想. ⑺圆柱和圆锥的侧面展开图是研究“化曲为直”的一条重要的思想方法.