摘 要:圓的知識(shí)點(diǎn)是初中數(shù)學(xué)圖形知識(shí)的一個(gè)重要組成部分,在中考中占據(jù)很大的比重。在研究考查內(nèi)容中發(fā)現(xiàn),習(xí)題中對于圓的“隱”性考查較為頻繁,但是由于學(xué)生難以充分地挖掘出隱含條件,以至在解答問題時(shí)困難重重。針對這一問題,本文將分析在考試中出現(xiàn)的各種“隱”圓問題,并論述其特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:“隱”圓;初中數(shù)學(xué);教學(xué)策略
中圖分類號:G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:2095-9192(2021)06-0056-02
引? 言
在初中數(shù)學(xué)考試中,圓知識(shí)點(diǎn)一直是重點(diǎn)考查的內(nèi)容,且考查的方式也在不斷變化,對學(xué)生學(xué)習(xí)能力有更高的要求,其中最為重要、考查力度大的是“隱”圓問題。該類問題的難點(diǎn)是如何快速破解題意,找到圓。因此,如何讀取問題,挖掘條件,將圓化“隱”為“顯”,是主要的解題方向,也是教師教學(xué)的重點(diǎn)。
一、借助圓的定義,構(gòu)造輔助圓
例1:已知?ABC,在?ABC外一點(diǎn)D,使得AB=AC=AD,其中∠CBD=2∠BDC,∠BAC=44°,求∠CAD的度數(shù)。
簡析:通過已知條件發(fā)現(xiàn):AB=AC=AD,所以構(gòu)造一個(gè)以點(diǎn)A為圓心,AB長為半徑的圓,其中點(diǎn)B、C、D都在圓上,如圖1所示。在圓A中,根據(jù)圓周角定理:在同圓中,同弧所對的圓心角是圓周角的兩倍,所以∠CAD=2∠CBD,∠BAC=2∠BDC,又因?yàn)椤螩BD=2∠BDC,所以∠CBD=∠BAC=44°,所以∠CAD=88°.
評析:在這類題中主要是根據(jù)圓的定義“到定點(diǎn)距離等于定長的點(diǎn)的集合是圓”構(gòu)造隱圓,從而將直線形中的角度問題轉(zhuǎn)化為圓形的角度問題,即根據(jù)圓周角定理來進(jìn)行角度的轉(zhuǎn)化。
二、借助同斜邊的直角三角形,構(gòu)造輔助圓
例2:如圖2所示,在中Rt?ABC,∠ABC=90°, ∠ACB=30°,在Rt?ADC中,∠ADC=90°,∠ACD=45°, 若BD=8,則AB為多少?
簡析:因?yàn)椤螦BC=90°,∠ADC=90°,所以A、B、C、D四點(diǎn)共圓。如圖3所示,以AC為直徑作圓,則∠ABD=∠ACD=45°,∠ADB=∠ACB=30°。如圖4所示,作DE⊥BA延長線,垂足為點(diǎn)E,在DE上取點(diǎn)F,使得DF=AF,在Rt?ADE中,∠ABD=45°,BD=8,可得BE=DE=,∠ADF =∠BDE-∠ADB=45°-30° =15°。因?yàn)锳F=DF,則∠FAD=∠ADF=15°,所以∠AFE=30°。設(shè)AE=x,則AF=DF=2x,EF=x,所以DE=x+2x=,解得x=-,所以AB=BE-AE=.
評析:本題通過同斜邊的直角三角形頂點(diǎn)共圓來構(gòu)造輔助圓,運(yùn)用“在圓內(nèi),直徑所對的圓周角為直角;如果圓周角為直角,那么它所對的弦是直徑”來構(gòu)造輔助圓,然后利用圓周角定理,進(jìn)行角的轉(zhuǎn)化,使已知角和線段集中在同一個(gè)三角形中,再通過構(gòu)造直角三角形,運(yùn)用方程思想列等式解題。本題也可以用“一組對角互補(bǔ)的四邊形頂點(diǎn)共圓”構(gòu)造輔助圓。
三、借助圓的半徑相等,構(gòu)造輔助圓
例3:如圖5所示,在平面直角坐標(biāo)系中,已知點(diǎn)A(2,3),在坐標(biāo)軸上找一點(diǎn)P,使得?AOP是等腰三角形,則這樣的點(diǎn)P共有多少個(gè)?
簡析:由于本題等腰三角形的腰與底邊不確定,所以需要分情況討論。如圖6所示,第一種情況:OP=AP。這種情況只需做OA的中垂線即可,中垂線與坐標(biāo)軸的兩個(gè)交點(diǎn)P1、P2即為所求的點(diǎn)。
如圖7所示,第二種情況:OA=AP。以A為圓心, OA長為半徑構(gòu)造圓,圓與坐標(biāo)軸的兩個(gè)交點(diǎn)P3、P4即為所求的點(diǎn)。
第三種情況:OA=OP。依然采用作圓的方式,以點(diǎn)O為圓心,OA長為半徑作圓,圓與坐標(biāo)軸的四個(gè)交點(diǎn)P5、P6、P7、P8即為所求的點(diǎn)。綜上所述,P點(diǎn)共有8個(gè)。
評析:在這類題中主要根據(jù)“圓半徑相等”構(gòu)造隱圓,利用“兩圓一中垂線”尋找與坐標(biāo)軸的交點(diǎn),從而確定等腰三角形的個(gè)數(shù)。
四、借助定弦定角,構(gòu)造輔助圓
例4:已知在等邊三角形ABC中,AB=4,點(diǎn)D、E分別為BC、AC上的點(diǎn),且BD=CE,AD與BE相交于點(diǎn)P,求CP的最小值。
簡析:因?yàn)?ABC為等邊三角形,所以AB=BC, ∠C=∠ABD=60°,又因?yàn)锽D=CE,所以?ADB≌?BEC.
又因?yàn)椤螦PE=∠BAD+∠ABE,所以∠APE= ∠CBE +∠ABE=∠ABC=60°,又因?yàn)椤螧AD= ∠CBE, 所以∠APB=120°.
因?yàn)锳B定長,∠APB=120°定角,滿足“定弦定角”模型,如圖8所示,易得∠AOB=120°,點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)軌跡就是以O(shè)為圓心,OA為半徑的圓弧AB,所以當(dāng)O、P、C三點(diǎn)共線時(shí),CP取得最小值.
在等腰三角形OAB中,AB=4,∠AOB=120°,易得OB=,在Rt?OBC中,∠BOC=60°,易得OC=,所以CP=OC-OP=.
評析:∠APB始終為120°,再有定線段AB,直接就由“定弦定角”構(gòu)造隱圓。本題CP的最小值問題則轉(zhuǎn)化為點(diǎn)與圓之間的最值問題[1]。
五、解題能力的培養(yǎng)
通過對上述四類問題的解析發(fā)現(xiàn),“隱”圓問題考查的范圍較廣,但是在構(gòu)造圓的過程中,所運(yùn)用的都是圓的性質(zhì)與定義。因此,在平時(shí)教學(xué)中,教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的隱圓解題能力。第一,幫助學(xué)生建立常見的隱圓模型,把握住條件中的固定形式,熟悉隱圓模型,有利于學(xué)生形成幾何直觀能力,快速構(gòu)造隱圓[2];第二,加強(qiáng)圓基礎(chǔ)知識(shí)的關(guān)聯(lián)特性,抓住圓的性質(zhì)、定理等內(nèi)容,用整體性教學(xué)法尋找圓與直線形幾何的關(guān)聯(lián)性;第三,鍛煉學(xué)生用多種方法解題的習(xí)慣,使其注重積累。以上三點(diǎn)教學(xué)建議,是加強(qiáng)教學(xué)的重要手段,能幫助學(xué)生在面對“隱”圓問題時(shí),快速地找到解題的方法[3]。
結(jié)? 語
隱圓問題的類型還有很多,文中所列的隱圓類型是??碱愋?。上述四類問題,從表面上看似乎與圓無關(guān),但如果學(xué)生能深入挖掘題目中的隱含條件,善于聯(lián)想所學(xué)定理,巧妙地構(gòu)造符合題意特征的輔助圓,再利用圓的有關(guān)性質(zhì)來解決問題,往往能起到化隱為顯、化難為易的解題效果。
[參考文獻(xiàn)]
姜黃飛.看似無圓卻有圓 盤點(diǎn)“隱圓”那些事[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)(初中版),2019(10):3-5+40.
馬艷萍,許峰.牢記形式 不懼隱圓[J].中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考,2019(27):65-66.
欒菊.利用“隱圓”模型優(yōu)化解題策略[J].課程教材教學(xué)研究(中教研究),2020(Z6):46-47.
作者簡介:龔瓊瑩(1982.3-),女,福建泉州人, 石獅市實(shí)驗(yàn)中學(xué)九年級數(shù)學(xué)備課組長,中學(xué)一級教師,2015年在石獅市首屆中學(xué)教師教學(xué)技能比賽中,榮獲初中數(shù)學(xué)組二等獎(jiǎng)。