内容正文:
九年级 数学
(上册)
第二十九章 圆
数学活动(九) 探究四点共圆的条件
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【材料阅读】如果同一平面内的四个点在同一个圆上,则称这四个点“共圆”,简称“四点共圆”.学习了性质“圆内接四边形的对角互补”后,某学习小组继续探究,提出猜想“对角互补的四边形的四个顶点共圆”,并尝试用反证法进行验证.
【验证猜想】已知:在四边形ABCD中,∠A+∠C=180°.
求证:A,B,C,D四点共圆.
证明:过点A,B,D作⊙O,假设点C不在⊙O上,则点C在⊙O外或⊙O内,如图①,若点C在⊙O外,设BC交⊙O于点C′,连接DC′,则∠DC′B>∠C.
∵四边形ABC′D是⊙O的内接四边形,∴∠A+∠DC′B=180°.
∵∠A+∠C=180°,∴∠DC′B=∠C,与∠DC′B>∠C矛盾,故点C不可能在圆外.
若点C在圆内……
(1)在图②中,用直尺和圆规作出过点A,B,D的圆,参考以上思路补全图形并完成后续证明;
【深入探究】得出“对角互补的四边形的四个顶点共圆”是真命题后,继续思考,四点共圆还可以有其他的条件吗?请你在此基础上展开探究.
(2)如图③,在线段AB同侧有C,D两点,连接AC,BC,AD,BD.如果∠C=∠D,那么A,B,C,D四点共圆,请完成证明(如需辅助圆,画出示意图即可);
【结论应用】应用以上结论,解决下列问题:
(3)如图④,在四边形ABCD中,∠1=∠4,∠2=30°,则∠3=____°;
(4)如图⑤,在△ABC中,∠CAB=∠CBA=50°,点E在AB上,连接CE,作点B关于CE的对称点B′,连接B′C,B′E,BB′,∠B′CE=18°,求∠B′EA的度数;
【拓展延伸】
(5)如图⑥,AB=BC=5,∠ABC=60°,D为平面内的一个动点,连接DA,DB,若始终有∠ADB=60°,则当四边形ABCD的周长最大时,求DC与BD的数量关系(直接写出答案).
图① 图② 图③ 图④ 图⑤ 图⑥
解:(1)如答图①,作经过点A,B,D的⊙O,若点C在⊙O内,延长BC.设BC交⊙O于点C′,连接DC′,则∠DCB>∠C′.
∵四边形ABC′D是⊙O的内接四边形,∴∠A+∠C′=180°.
∵∠A+∠DCB=180°,∴∠C′=∠DCB,与∠DCB>∠C′矛盾,故点C不可能在圆内.
答图①
(2)如答图②,作经过点A,B,D的⊙O,在劣弧 eq \o(AB,\s\up21(︵))上取一点E(不与点A,B重合),连接AE,BE,则∠E+∠D=180°.
∵∠C=∠D,∴∠E+∠C=180°,∴点A,B,C,E在同一个圆上,∴点C在点A,B,D所确定的⊙O上,∴A,B,C,D四点共圆.
答图②
(4)由对称可知∠CB′E=∠CBE,∠BCB′=2∠B′CE=36°.
∵∠CAB=∠CBA=50°,
∴∠CAB=∠CB′E=50°,
∴A,B′,E,C四点共圆,
∴∠B′CA=∠B′EA.
在△ABC中,∠ACB=180°-∠CAB-∠CBA=80°,
∴∠ACB′=∠ACB-∠BCB′=80°-36°=44°,
∴∠B′EA=44°.
(5)如答图③,连接AC.
∵AB=BC=5,∠ABC=60°,
∴△ABC是等边三角形,
∴∠ACB=∠BAC=60°.
∵∠ADB=60°,∴∠ACB=∠ADB,
∴A,B,C,D四点共圆,
∴∠BDC=∠BAC=60°.
∵四边形ABCD的周长为AB+BC+CD+AD=10+CD+AD,
∴当BD是直径时,CD+AD有最大值,即四边形ABCD的周长有最大值,
∴∠BCD=90°,
∴∠DBC=30°,∴DC= eq \f(1,2)BD.
答图③
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