内容正文:
对称图形——圆
考点一 圆的有关性质及弧、弦、圆心角之间的关系
典例1 如图①,在☉O中,C、D是直径AB上的两点,且AC=BD,在AB上方作MC⊥AB,ND⊥AB,点M、N在☉O上.求证:=.
思路导引 如图②,连接OM、ON.要证明=,根据弧、弦和圆心角之间的关系,可知要先证明∠COM与∠DON相等,因此,可以先证明Rt△OMC≌Rt△OND来证明∠COM=∠DON,进而解决问题.
∵ MC⊥AB,DN⊥AB,
∴ ∠OCM=∠ODN=90°.
在Rt△OMC和Rt△OND中,
∴ Rt△OMC≌Rt△OND.
∴ ∠COM=∠DON.
∴ =.
规范解答 如图②,连接OM、ON.
∵ AB是☉O的直径,C、D是直径AB上的两点,且AC=BD,
∴ OA-AC=OB-BD,即OC=OD.
方法归纳
运用弧、弦与圆心角之间的关系转化问题
解决这类要说明在同一个圆或等圆中的两条弧、两条弦或两个圆心角相等的问题时,往往可以根据弧、弦与圆心角之间的关系转化问题,只要其中一组量相等,那么其他两组量也分别相等.
1. 如图,MN是☉O的直径,MN=4,点A在☉O上,∠AMN=30°,B为的中点,P是直径MN上一动点.
(1) 利用尺规作图,确定当PA+PB的值最小时点P的位置(不写作法,保留作图痕迹).
解:(1) 如图,点P即为所求作.
(2) 求PA+PB的最小值.
解:(2) 如图,连接PA、OA'、OB、OA.由(1),
可知PA+PB的最小值即为A'B的长.∵ OA=OM,
∴ ∠OAM=∠AMN=30°.∵ A'为点A关于MN的对称点,∴ ∠AON=∠A'ON=∠AMN+∠OAM=60°.又∵ B为的中点,∴ =.∴ ∠AOB=∠BON=∠AON=30°.∴ ∠A'OB=∠A'ON+∠BON=90°.
又∵ MN=4,∴ OA'=OB=MN=2.∴ 在Rt△A'OB中,A'B==2.∴ PA+PB的最小值为2.
考点二 垂径定理
典例2 如图①,有一座圆弧形拱桥,它的跨度AB为30m,拱高PM为9m,当洪水泛滥到跨度只有15m时,就要采取紧急措施.某次洪水中,拱顶P离水面只有2m,即PN=2m.
(2) 通过计算说明是否需要采取紧急措施.
(1) 求拱桥所在的圆的半径.
思路导引 (1) 由垂径定理,可知AM=BM,拱桥所在的圆的圆心O在直线PM上,因而可以构造直角三角形,运用勾股定理建立方程,即可求出半径.(2) 探究是否需要采取紧急措施,也就是求A'B'的长与15m的大小关系,从而将问题转化到三角形中,求A'N的长,即可得出结论.
在Rt△AOM中,OM=OP-PM=(x-9)m,由勾股定理,得OA2=OM2+AM2,即x2=(x-9)2+152,解得x=17.
∴ 拱桥所在的圆的半径为17m.
规范解答 (1) 如图②,设圆弧所在圆的圆心为点O,易得点O在直线PM上,延长PM到点O,连接OA.
设半径为xm,则OA=OP=xm.
由垂径定理,可知AM=BM.
∵ AB=30m,
∴ AM=AB=15m.
(2) 如图②,连接OA'.
∵ OP=17m,
∴ ON=OP-PN=17-2=15(m).
易知A'N=B'N,OA'=OP=17m,
∴ 在Rt△A'ON中,A'N===8(m).
∴ A'B'=2A'N=16m>15m.
∴ 不需要采取紧急措施.
2. 如图所示为某座圆弧形蔬菜棚,跨度AB=3.2m,拱高DC=0.8m(C为AB的中点,D为的中点).
(1) 求该圆弧所在的圆的半径.
解:(1) 如图,设所在的圆心为点O,易得点O在直线DC上,延长DC到点O,连接OB.∵ C为AB的中点,∴ BC=AB=×3.2=1.6(m).设☉O的半径为Rm,则OC=(R-0.8)m.∵ 易得OD⊥AB,∴ 在Rt△OBC中,由勾股定理,得OB2=OC2+BC2,∴ R2=(R-0.8)2+1.62,解得R=2.∴ 该圆弧所在圆的半径为2m.
第2题答案
(2) 在距蔬菜棚的一端0.4m处竖立支撑杆EF,求支撑杆EF的高度.
解:(2) 如图,过点O作OH⊥FE,交FE的延长线于点H,连接OF.根据题意,得BE=0.4m.∵ 易得四边形OCEH为矩形,∴ OH=CE=BC-BE=1.2m.HE=OC=OD-DC=1.2m.∴ 在Rt△OHF中,HF==1.6m.∴ EF=HF-HE=0.4m,即支撑杆EF的高度为0.4m.
第2题答案
考点三 圆心角与圆周角、圆内接四边形
典例3 (2022·苏州工业园区期中)如图,BC是☉O的直径,点A在☉O上,连接OA,AD⊥BC,垂足为D,AB=AE,BE分别交AD、AC于点F、G.
(2) 延长AD交☉O于点M,连接ME交AC于点P,求证:ME⊥AC.