内容正文:
第二十九章 圆
29.1过三点的圆
学习目标:
1.理解不在同一直线上的三个点确定一个圆,掌握三角形外接圆、外心的概念,会找三角形的外心。
2.经历探究过一点、两点、三点作圆的过程,体会分类讨论的数学思想,提升尺规作图与逻辑推理能力。
3通过探究确定圆的条件,感受几何探究的严谨性,养成规范作图、认真思考的学习习惯。
教学重点:不在同一直线上的三点确定一个圆;三角形外接圆与外心的概念。
教学难点:理解 “不在同一直线上” 这一前提条件,准确区分不同类型三角形外心的位置。
圆的有关概念
圆的定义
描述性定义
集合性定义
与圆有关的概念
弦、直径
圆弧(弧)、半圆
等圆、等弧
优弧、劣弧
点与圆的
位置关系
在一个平面内,线段OP绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点P所形成的图形叫作圆.其固定的端点O叫作圆心,线段OP叫作半径.
圆心为O、半径为r的圆可以看成平面内所有到定点O的距离等于定长r的点的集合.
温故引新
我们知道两点确定一条直线,那么几个点可以确定一个圆呢?
1.经过一个点 A 能不能作圆?如果能,这样的圆能作出多少个?
·
·
·
·
·
A
经过一个点 A 作圆,只要以点 A 以外任意一点为圆心,以这一点与点 A 的距离为半径就可以作出,这样的圆有无数个.
思考:作圆的关键是什么?要确定什么?
作圆的关键是确定圆心的位置和半径的大小.
对于经过已知点作圆的问题,当圆心确定后,半径也就随之确定,因此作圆的问题又转化为确定圆心的问题.
探究新知
3. 经过三个点 A、B、C 能不能作圆?
·
·
·
·
A
B
经过两个点 A,B 作圆,由于所作圆的圆心到 A,B 两点的距离相等,所以圆心在线段 AB 的垂直平分线上,这样的圆也可以作出无数个.
探究新知
2. 经过两个点 A,B 能不能作圆?如果能,所作圆的圆心的位置有什么特点?
三个点 A、B、C 的位置关系有哪几种?
(1)经过同一直线上的三个点 A、B、C 能够作圆吗?为什么?
(2)经过不在同一直线上的三个点 A、B、C 能够作圆吗?为什么?
(2) 经过不在同一条直线上的三个点 A,B,C 能不能作圆?如果能,如何确定所作圆的圆心和半径?
D
E
G
F
A
B
C
O
经过不在同一条直线上的三个点 A,B,C 作圆,因为所作的圆要经过 A,B,C 三点,其圆心应满足到这三个点的距离都相等,所以所作圆的圆心既要在线段 AB 的垂直平分线上,又要在线段 BC 的垂直平分线上,所作圆的圆心就是这两条垂直平分线的交点.
探究新知
由作法可知,线段 AB,BC 的垂直平分线有且只有一个交点,所以⊙O的圆心是确定的,进而其半径也是确定的.
因此,经过不在同一直线上的三点 A,B,C 可以作一个并且只可以作一个圆.
D
E
G
F
A
B
C
O
注意:根据不在同一条直线上的三个点确定一个圆可知,任意三角形有且只有一个外接圆,但一个圆可以有无数个内接三角形.
因为三角形的三个顶点不在同一条直线上,所以经过三角形的三个顶点可以作一个圆,这个圆叫作三角形的外接圆,外接圆的圆心是三角形三条边的垂直平分线的交点,叫作这个三角形的外心,这个三角形叫作圆的内接三角形.
发现新知
不在同一条直线上的三个点确定一个圆.
不能忽略这个前提条件
有且只有
类型 锐角三角形 直角三角形 钝角三角形
图示
位置 外心在三角形的内部. 外心是直角三角形斜边的中点. 外心在三角形的外部.
联系 外心在三角形的内部
⇔三角形为锐角三角形. 外心在三角形最长边中点处⇔三角形为直角三角形. 外心在三角形的外部
⇔三角形为钝角三角形.
三角形外心的位置
新知联想
如图,在△ABC 中,AB=AC =13 cm,BC =10 cm,
求△ABC 外接圆半径的长度.
例1
例题分析
·
例2
D
l2
l1
O
例题分析
.如图,△ABC是边长为2的等边三角形,作出它的外接圆,并求外接圆的半径长.
A
B
C
例题分析
例3
如图,在平面直角坐标系中,一圆弧过正方形网格的格点 A,B,C,已知点A的坐标是(-3,5),则该圆弧所在圆的圆心 P 的坐标是____________.
解析:连接AB,BC,线段AB,BC 的垂直平分线的交点即为圆心P,如图所示,观察图形可知点P恰好为正方形网格的格点,点P的坐标是(-1,0).
例4
(-1 , 0)
P
逆向思考
确定圆心的基本方法
一找点:在圆弧上任意找三点.
二作弦:任意连接其中两点作弦,共作两条弦.
三定圆心:分别作这两条弦的垂直平分线,它们的交点就是这段圆弧所在圆的圆心.
你知道如何将一个如图所示的破损的圆盘复原吗?
解:修复方法:
(1)在圆弧上任取三点A,B,C;
(2)作线段AB,BC的垂直平分线,其交点O即为圆心;
(3)以点O为圆心,OC长为半径作圆.
⊙O即为所求.
A
B
C
O
例5
解决问题
过三点的圆
确定圆的条件
三角形的外接圆
不在同一条直线上的三个点确定一个圆
经过三角形的三个顶点可以作一个圆,这个圆叫作三角形的外接圆,这个三角形叫作圆的内接三角形.
三角形的外接圆的圆心是三角形三条边的垂直平分线的交点,叫作这个三角形的外心.
三角形的外心到三角形三个顶点的距离相等,等于三角形的外接圆的半径.
课堂小结
1. 判断下列说法是否正确.
(1)任意的一个三角形一定有一个外接圆. ( )
(2)任意一个圆有且只有一个内接三角形. ( )
(3)经过三点一定可以确定一个圆. ( )
(4)三角形的外心到三角形各顶点的距离相等. ( )
无数个.
不共线的三点.
分层练习
2. 在联欢晚会上,有A,B,C三名同学站在一个三角形的三个顶点位置上,他们在玩抢凳子游戏,要求在他们中间放一个木凳,谁先抢到凳子谁获胜,为使游戏公平,则凳子应放的最适当的位置在△ABC的( )
A.三边中线的交点
B.三条角平分线的交点
C.三边上高的交点
D.三条垂直平分线的交点
D
3. 有下列说法:
①任何一个圆都只有一个内接三角形;
②钝角三角形的外心在三角形的内部;
③三角形的外心是三角形三边垂直平分线的交点;
④三角形的外心到三角形三条边的距离相等;
⑤外心在三角形的一边上的三角形是直角三角形.
其中正确的有( )
B
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
分层练习
4.如图,在3×3的正方形网格中,点A,B在格点上,在网格中找一格点C,使△ABC的外心也在该正方形网格的格点上,这样的点C有( )
A.0个 B.1个 C.2个 D.3个
C
分层练习
5.已知△ABC是等腰三角形,它的底边长是8,若△ABC的外接圆的半径是5,则△ABC的面积是__________.
未指明三角形是锐角三角形、直角三角形还是钝角三角形时,注意分类讨论三角形的形状,可先画出草图帮助计算.
32或8
6.如图,CD所在的直线垂直平分线段AB,怎样用这样的工具找到圆形工件的圆心?
A
B
C
D
解:先沿CD作一条直线,保持AB两端在圆上,旋转这个工具到另外一个位置,再沿CD作一条直线,两条直线的交点即为圆心.
分层练习
2
8.如图,△ABC是边长为4的等边三角形,作出它的外接圆,并求外接圆的面积.(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
分层练习
答图2
答图2
分层练习
9.如图,⊙O是△ABC的外接圆,连接OB,OC.
(1)若∠A=50°,则∠ABO+∠ACO=______°;
50
分层练习
(2)若∠A=α,∠BOC=β,猜想α与β之间的数量关系,并证明.
解(2):β=2α.证明如下:
如答图8,连接OA.
∵⊙O是△ABC的外接圆,
∴OA=OB=OC.
∴∠ABO=∠BAO,∠ACO=∠CAO,∠CBO=∠BCO.
∴∠ABO+∠ACO=∠BAO+∠CAO=∠BAC=α.
在△ABC中,∠BAC+∠ABC+∠ACB=180°.
答图8
∴∠CBO+∠BCO
=180°-∠BAC -(∠ABO+∠ACO)
=180°-2α.
在△OBC中,∠BOC+∠CBO+∠BCO=180°,
即β+180°-2α=180°.
∴β=2α.
答图8
分层练习
$