内容正文:
专题28 定弦定角
模型的概述:因为同圆或等圆中等弦所对的圆周角相等,所以当弦的长度保持不变和弦所对应的角度大小固定时,动点的轨迹就是圆或者圆弧。
如图,已知AB为定线段,P为动点,且∠APB=α,则A、B、P三点必共圆,或称为点P一定在以AB为弦的某一个圆上,且这个圆是固定的,圆心在线段AB的垂直平分线上,动点P的运动轨迹为关于线段AB对称的圆弧上(①∠APB<90°,在线段AB对称的优弧上运动 ②∠APB>90°,在线段AB对称的劣弧上运动),但不包括A、B两点。
定弦定角问题常应用于求线段的“最值”,问题的关键就在于找到运动过程中必存在的定线段,及这条线段关于某一动点的张角为定值,由张角的变化,去寻找这三点所构成的定圆。
【练习】如图,已知AB=2,点C为动点,且∠ACB=30°、45°、60°,画点C的运动轨迹,求△ABC外接圆半径。
【提问】在△ABP中, ∠P=α,AB=2x.
1)求△ABP中AB边所对的高的最值。
2)求△ABP面积的最值。
【提示】这个模型就是我们所谓的定角定弦模型,也就是在一个三角形中一个角和它的对边保持不变,在AB边固定的同时,虽然∠P的大小不变,但顶点P的位置可以发生变化P,由于同弧所对的圆周角不变,故顶点P可以在△ABP的外接圆的BC这段弦所对的圆弧上运动(不包括B,C两点)。当高线PD过圆心时有最大的高,即h≤OP1+OD.
思路:
作△ABP的外接圆圆O
∵∠AP1B=α ∴∠AOB=2α 而△AOD≌△BOD ∴∠AOD=∠BOD=α AD=BD=x
在Rt△AOD中,AO=DO= 又∵AO=OP1
PC≤P1D=OP1+OD==(1+cos) (当P与P1重合时等号成立)
S△ABP=PC•AB≤P1D•AB=(1+cos)=(1+cos)
【培优过关练】
1.(2023秋·江苏常州·九年级统考期末)如图,同一个圆中的两条弦、相交于点E.若,,则与长度之和的最小值为( )
A. B. C. D.
2.(2021·全国·九年级专题练习)如图,点在半圆上,半径,,点在弧上移动,连接,作,垂足为,连接,点在移动的过程中,的最小值是______.
3.(2021秋·四川成都·九年级成都嘉祥外国语学校校考阶段练习)如图,在中,,,,过点作的平行线,为直线上一动点,为的外接圆,直线交于点,则的最小值为__________.
4.(2023·江苏连云港·统考一模)如图,已知为等边三角形,,将边绕点A顺时针旋转,得到线段,连接,点E为上一点,且.连接,则的最小值为 __________________.
5.(2023·江苏苏州·苏州市立达中学校校考一模)如图,是边长为6的等边三角形,是边长为3的等边三角形,直线与直线交于点F,若点D在内,,则______;现将绕点C旋转1周,在这个旋转过程中,线段长度的最小值是______.
.(2023秋·江苏扬州·九年级校考期末)【学习心得】
小雯同学在学习完“圆”这一章内容后,感觉到一些几何问题如果添加辅助圆,运用圆的知识解决,可以使问题变得非常容易.
例如:如图,在中,,,D是外一点,且,求的度数.若以点A为圆心,AB长为半径作辅助圆,则C,D两点必在上,是的圆心角,是的圆周角,则.
(1)【初步运用】如图,在四边形中,,,求的度数;
(2)【方法迁移】如图,已知线段和直线,用直尺和圆规在上作出所有的点,使得(不写作法,保留作图痕迹);
(3)【问题拓展】
①如图,已知矩形,,,为上的点.若满足的点恰好有两个,则的取值范围为______.
②如图,在中,,是边上的高,且,,求的长.
7.(2022秋·江苏盐城·九年级校考阶段练习)【问题提出】
我们知道:同弧或等弧所对的圆周角都相等,且等于这条弧所对的圆心角的一半,那么,在一个圆内同一条弦所对的圆周角与圆心角之间又有什么关系呢?
【初步思考】
(1)如图1,是的弦,,点、分别是优弧和劣弧上的点,则______°,______°.
(2)如图2,是的弦,圆心角,点P是上不与A、B重合的一点,求弦所对的圆周角的度数(用m的代数式表示)____________.
【问题解决】
(3)如图3,已知线段,点C在所在直线的上方,且,用尺规作图的方法作出满足条件的点C所组成的图形(不写作法,保留作图痕迹).
【实际应用】
(4)如图4,在边长为的等边三角形中,点E、F分别是边、上的动点,连接、,交于点P,若始终保持,当点E从点A运动到点C时,点P运动的路径长是______.
8.(2021·辽宁鞍山·统考中考真题)如图,抛物线交x轴于点,,D是抛物线的顶点,P是抛物线上的动点,点P的横坐标为,交直线l:于点E,AP交DE于点F,交y轴于点Q.
(1)求抛物线的表达式;
(2)设的面积为,的面积为,当时,求点