内容正文:
九年级 数学
(上册)
第二十九章 圆
数学活动(八) 四等分圆周
A
下列关于用尺规等分圆周的说法:①在圆上依次截取等于半径的弦,就可以六等分圆;②作相互垂直的两条直径,就可以四等分圆;③按①的方法将圆六等分,六个等分点中三个不相邻的点三等分;④按②的方法将圆四等分,再平分四条弧,就可以八等分圆.其中正确的个数有( )
A.4个
B.3个
C.2个
D.1个
法国军事家拿破仑非常喜欢数学.据说他想出一种作图方法,可以只用一把圆规,将已知圆周四等分.具体作法:如图①,设⊙O的半径是r.
①在⊙O圆周上任取一点A;
②以r为半径,从点A开始,在圆周上连续截取,顺次得到点B,C,D;
③分别以点A和点D为圆心,AC长为半径,画弧相交于点E;
④以点A为圆心,OE长为半径,从点A开始,在圆周上连续截取,顺次得到点F,G,则A,G,D,F四点即为⊙O的四等分点.(为便于后续解题,图①中已补充连接线段OA,AC,OE)
(1)应用几何知识说明上述作图方法可以将圆周四等分的理由;
(2)请用不同于上述作图方法,在图②中用尺规完成作图,将圆周四等分(不写作法,保留作图痕迹).
2题图① 2题图②
解:(1)如答图①,连接OB,OC,OD,AB,BC,CD,AE,AF,OG,AG,
∴OA=OB=OC=OD=AB=BC=CD=r=OF=OG,AE=AC,AF=AG=OE,
∴△AOB,△BOC,△COD为等边三角形,
∴∠AOB=∠BOC=∠COD=60°,∴∠AOB+∠BOC+∠COD=180°,
∴AD是⊙O的直径,∴∠ACD=90°,AD=2r.
在Rt△ACD中,由勾股定理,得AE=AC= eq \r(AD2-CD2)= eq \r((2r)2-r2)= eq \r(3)r.
∵分别以点A和点D为圆心,AC长为半径,画弧相交于点E,
∴OE垂直平分AD,∴∠AOE=90°.
在Rt△AOE中,由勾股定理,得AF=AG=OE= eq \r(AE2-AO2)= eq \r((\r(3)r)2-r2)= eq \r(2)r,
∴OA2+OF2=r2+r2=2r2=( eq \r(2)r)2=AF2,OA2+OG2=r2+r2=2r2=( eq \r(2)r)2=AG2,
∴△AOF是直角三角形,△AOG是直角三角形,∠AOF=90°,∠AOG=90°,
∴∠DOF=180°-∠AOF=180°-90°=90°,∠DOG=180°-∠AOG=180°-90°=90°,
∴∠AOF=∠DOF=∠DOG=∠AOG=90°,∴ eq \o(AF,\s\up21(︵))= eq \o(DF,\s\up21(︵))= eq \o(DG,\s\up21(︵))= eq \o(AG,\s\up21(︵)),∴A,G,D,F为⊙O的四等分点.
2题答图①
(2)如答图②,作⊙O的直径AB,作直径AB的垂直平分线交⊙O于点C,D,
∴∠AOC=∠COB=∠BOD=∠AOD=90°,
∴ eq \o(AC,\s\up21(︵))= eq \o(CB,\s\up21(︵))= eq \o(BD,\s\up21(︵))= eq \o(AD,\s\up21(︵)),
∴A,D,B,C为⊙O的四等分点.
2题答图②
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