圆的对称性—知识讲解(提高)
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圆的对称性—知识讲解(提高)
【学习目标】
1.理解圆的对称性;并能运用其特有的性质推出在同一个圆中,圆心角、弧、弦之间的关系,能运用这些关系解决问题,培养学生善于从实验中获取知识的科学的方法;
2. 通过探索、观察、归纳、类比,总结出垂径定理等概念,在类比中理解深刻认识圆中的圆心角、弧、弦三者之间的关系;
3. 掌握在同圆或等圆中,三组量:两个圆心角、两条弦、两条弧,只要有一组量相等,就可以推出其它两组量对应相等,及其它们在解题中的应用,通过实际操作、思考、交流等过程增强学生的实践意识和应用方法.
【要点梳理】
要点一、圆的对称性
圆是轴对称图形,过圆心的任意一条直线都是它的对称轴.
圆是中心对称图形,圆心是它的对称中心.
要点诠释:
圆具有旋转不变的特性.即一个圆绕着它的圆心旋转任意一个角度,都能与原来的图形重合.
要点二、弧、弦、圆心角的关系
在同圆或等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦相等.
在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量都分别相等.
要点诠释:
(1)一个角要是圆心角,必须具备顶点在圆心这一特征;
(2)注意关系中不能忽视“同圆或等圆”这一前提.
圆心角的度数与它所对的弧的度数相等.
要点三、垂径定理
1.垂径定理
垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的两条弧.
2.推论
平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.
要点诠释:
(1)垂径定理是由两个条件推出两个结论,即
(2)这里的直径也可以是半径,也可以是过圆心的直线或线段.
要点四、垂径定理的拓展
根据圆的对称性及垂径定理还有如下结论:
(1)平分弦(该弦不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧;
(2)弦的垂直平分线经过圆心,并且平分弦所对的两条弧;
(3)平分弦所对的一条弧的直径,垂直平分弦,并且平分弦所对的另一条弧.
要点诠释:
在垂径定理及其推论中:过圆心、垂直于弦、平分弦、平分弦所对的优弧、平分弦所对的劣弧,在这五个条件中,知道任意两个,就能推出其他三个结论.(注意:“过圆心、平分弦”作为题设时,平分的弦不能是直径)
【典型例题】
类型一、应用垂径定理进行计算与证明
1.(优质试题春•安岳县月考)如图,⊙O直径AB和弦CD相交于点E,AE=2,EB=6,∠DEB=30°,求弦CD长.
【答案与解析】解:过O作OF⊥CD,交CD于点F,连接OD,
∴F为CD的中点,即CF=DF,
∵AE=2,EB=6,
∴AB=AE+EB=2+6=8,
∴OA=4,
∴OE=OA﹣AE=4﹣2=2,
在Rt△OEF中,∠DEB=30°,
∴OF=OE=1,
在Rt△ODF中,OF=1,OD=4,
根据勾股定理得:DF==,
则CD=2DF=2.
【总结升华】对于垂径定理的使用,一般多用于解决有关半径、弦长、弦心距之间的运算(配合勾股定理)问题.
举一反三:
【变式1】如图所示,⊙O两弦AB、CD垂直相交于H,AH=4,BH=6,CH=3,DH=8,求⊙O半径.
【答案】如图所示,过点O分别作OM⊥AB于M,ON⊥CD于N,则四边形MONH为矩形,连结OB,
∴
1
2
MO HN CN CH CD CH
==-=-
11
()(38)3 2.5
22
CH DH CH
=+-=+-=,
111
()(46)5
222
BM AB BH AH
==+=+=,
∴在Rt△BOM中,225
5 2
OB BM OM
=+=.
【变式2】如图,AB为⊙O的弦,M是AB上一点,若AB=20cm,MB=8cm,OM=10cm,求⊙O的半径.
【答案】14cm.
2. 已知:⊙O的半径为10cm,弦AB∥CD,AB=12cm,CD=16cm,求AB、CD间的距离.
【思路点拨】⊙O中,两平行弦AB、CD间的距离就是它们的公垂线段的长度,若分别作弦AB、CD的弦心距,则可用弦心距的长表示这两条平行弦AB、CD间的距离.
【答案与解析】
(1)如图1,当⊙O的圆心O位于AB、CD之间时,作OM⊥AB于点M,
并延长MO,交CD于N点.分别连结AO、CO.
∵AB∥CD
∴ON⊥CD,即ON为弦CD的弦心距.
∵AB=12cm,CD=16cm,AO=OC=10cm,
=8+6
=14(cm)
图1 图2
(2)如图2所示,当⊙O的圆心O不在两平行弦AB、CD之间(即弦AB、CD在圆心O的同侧)时,
同理可得:MN=OM-ON=8-6=2(cm)
∴⊙O中,平行弦AB、CD间的距离是14cm或2cm.
【总结升华】解这类问题时,要按平行线与圆心间的位置关系,分类讨论,千万别丢解.
举一反三:
【变式】在⊙O中,直径MN⊥AB,垂足为C,MN=10,AB=8,则MC=_________.
【答案】2或8.
类型二、垂径定理的综合应用
3.(优质试题•普陀区一模)如图,某新建公园有一个圆形人工湖,湖中心O处有一座喷泉,小明为测量湖的半径,在湖边选择A、B两个点,在A处测得∠OAB=45°,在AB延长线上的C处测得
∠OCA=30°,已知BC=50米,求人工湖的半径.(结果保留根号)
【答案与解析】
解:过点O作OD⊥AC于点D,则AD=BD,
∵∠OAB=45°,
∴AD=OD,
∴设AD=x,则OD=x,OA=x,CD=x+BC=x+50).
∵∠OCA=30°,