文/俞光清
圓的知識(shí)是初中數(shù)學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容之一,是中考??純?nèi)容之一,在中考中關(guān)于圓的問(wèn)題,很多需要添加輔助線幫助解題,下面是關(guān)于圓中輔助線的添加的一些小結(jié)。
一、遇到弦時(shí),作圓心到弦的距離
遇到關(guān)于弦的問(wèn)題時(shí),常作圓心到弦的距離,再利用圓心角、弦心距、弦、垂經(jīng)定理等相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行解決問(wèn)題
例1 如圖1,MN是⊙O的直徑,AO⊥MN交⊙O于A點(diǎn),弦AC與MN相交于點(diǎn)D。
求證:AD·AC=2AO2。
分析:要證明AD·AC=2AO2,即證明AD·AB=AO2,過(guò)O點(diǎn)作OB⊥AC于B,由垂經(jīng)定理可知 AB=BC,只需證明AD·AB=AO2,要證明AD·AB=AO2只需證明 Rt△AOB∽R(shí)t△ADO。然后根據(jù)對(duì)應(yīng)邊的比率關(guān)系就可以得出結(jié)果。
二、遇到有直徑時(shí),作直徑所對(duì)的圓周角
在解決有關(guān)直徑的問(wèn)題時(shí),常常作直徑所對(duì)的圓周角,以利用直徑所對(duì)的圓周角是直角的性質(zhì)。
例2 如圖2所示,在△MAN中,∠AMN=90°,以AM上一點(diǎn)O為圓心,以O(shè)A為半徑的圓分別與NA、MA相交于點(diǎn)C、B兩點(diǎn).(1)求證:CA·NA=BA·MA;(2)若CM與⊙O相切,B是MO的中點(diǎn),當(dāng)NM為3時(shí),求NA的長(zhǎng)度。
分析:(1)要證AN·AC=AM·AB,只需要證明△AMN∽△ACB,而∠M=90°,所以需要△ACB中有個(gè)直角,而AB是圓O的直徑,所以連結(jié)BC可得∠BCA=90°。然后根據(jù)對(duì)應(yīng)邊的比率關(guān)系就可以得出結(jié)果。(2)根據(jù)直角三角形的性質(zhì):斜邊中點(diǎn)到直角頂點(diǎn)的距離等于斜邊的一半,可以知道△CBO為等邊三角形。
三、連結(jié)半徑
半徑是圓的重要組成部分,圓中的許多知識(shí)如:“同圓的半徑相等”以及“過(guò)切點(diǎn)的半徑垂直過(guò)該切點(diǎn)的切線”等都與圓的半徑有關(guān),利用半徑是常用的添加輔助線方法之一。
例3 如圖3所示,△ACD中,∠CAD=90°,B是AC上一點(diǎn),以AB為直徑的圓與DC相切于M點(diǎn),MC=2,BC=1,求MD的長(zhǎng)。
分析:M為切點(diǎn),連結(jié)OM,則∠OMC=90°,根據(jù)切線的性質(zhì),有DM=DA,MO=BO=半徑r,在Rt△CMO中根據(jù)勾股定理或Rt△AMO∽R(shí)t△CAD,即可求出DM。
四、連結(jié)公共弦
在遇到有關(guān)相交圓的問(wèn)題時(shí),做公共弦有著極大的意義,所以“遇到相交圓,連接公共弦”。
例4 如圖4所示,⊙O1與⊙O2相交于點(diǎn)M、N,O2O1的延長(zhǎng)線與⊙O1相交于B點(diǎn),MB、NB的延長(zhǎng)線和⊙O2分別交于點(diǎn)C和點(diǎn)D,求證:ND=MC。
分析:⊙O1和⊙O2是相交的兩圓,由連心線與公共弦的關(guān)系可知BO2為角平分線,然后利用全等三角形可得出BM=BN和BC=BD,從而得出結(jié)果。
五、作圓心連接線
兩圓相交時(shí),圓心連接線垂直平分兩圓的公共弦;兩圓相切時(shí),圓心連接線一定經(jīng)過(guò)切點(diǎn)。通過(guò)作兩圓的圓心連接線,可以將公共弦、兩圓半徑、圓心距之間的關(guān)系緊密聯(lián)系。
例5 如圖5所示:⊙O1與⊙O2相切于點(diǎn)M,⊙O1的半徑為r,⊙O2的半徑為3r,AB是⊙O1和⊙O2的公共切線,A和B分別是兩圓的切點(diǎn),求:(1)切線AB的長(zhǎng)度;(2)切線AB與弧MA弧、MB所構(gòu)成陰影部分的面積。
分析:(1)連結(jié)O1O2、O1A、O2B,由題意可知O1N=AB,然后利用兩圓半徑關(guān)系和勾股定律可得出結(jié)果;(2)陰影部分面積為梯形面積減去倆弧形面積。
六、作公共切線
分析:兩圓相切時(shí),過(guò)公共切點(diǎn)有一條公共切線,該公切線在在兩圓之中有著橋梁的作用,在例6中作公切線MN,可以緊密聯(lián)系兩圓,所以,兩圓相切時(shí),過(guò)切點(diǎn)作公共切線是常用添加輔助線的方法。
例6 如圖6所示,⊙O1與⊙O2外切于點(diǎn)P,MN是⊙O1與⊙O2的公共切線,M、N分別為兩圓切點(diǎn)。求證:MP⊥NP
分析:過(guò)切點(diǎn)P作公切線PA交MN于A點(diǎn),由切線性質(zhì)可知AM=AP=AN,然后三角形內(nèi)角和可知∠MPN=90°
七、判定切線有兩種情況:是否與圓相交未知的情況下作垂線;確定與圓相交作半徑,由切線的判定定理:“經(jīng)過(guò)半徑的外端,并且垂直于這條半徑的直線是圓的切線?!笨芍卸ㄒ粭l直線是否是切線,應(yīng)同時(shí)滿足這樣的兩條:(1)直線經(jīng)過(guò)半徑的外端,(2)直線與半徑垂直。
(一)無(wú)交點(diǎn)作垂線。如果條件沒(méi)有指出與圓有交點(diǎn),則聯(lián)系切線的定義,過(guò)圓心作該直線的垂線,證明垂線段的長(zhǎng)度與半徑相等。
例7 如圖7,MN是⊙O的直徑,AM⊥MN于M,BN⊥MN于N,若∠AOB=90°。求證:AB是⊙O的切線。
分析:過(guò)圓心O作OD⊥AB,只要證明OD與半徑相等。因?yàn)镺M是半徑,若能證OD與OM相等即可。而OD和OM分別在△ADO和△AMO中,只需證明△AMO與△ADO全等,取AB的中點(diǎn)C,連結(jié)OC可知OC∥AM,∠AOB為直角可知CO=CA,再聯(lián)系平行線的性質(zhì)可得到AO為角平分線,可證明ADO≌△AMO。
(二)園上有點(diǎn)連接圓心。當(dāng)直線與圓相交時(shí)時(shí),聯(lián)系切線的判定定理,只要連接交點(diǎn)和圓心,再判定直線與半徑是否垂直。
例8 如圖8,以MN為直徑做⊙O,BN與⊙O相切,N是切點(diǎn),OB與弦MA平行,求證:BA與⊙O相切。
分析:A是⊙O上的點(diǎn),有點(diǎn)連接圓心,連接AO,只需證明OA⊥AB。由平行線的性質(zhì)可推理出∠BOA=∠AOB,從而得出△AOB≌△NOB。