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沪科版九年级数学下
第24章 圆
24.2 圆的基本性质
第二课时 垂径定理及其推论
复习:
定义一: 在同一平面内,线段OA绕它固定的一个端点O旋转一周,另一个端点A随之旋转所形成的图形叫圆。固定的端点O叫做圆心,线段OA叫做半径。
1、从运动和集合的观点理解圆的定义:
定义二:圆是到定点的距离等于定长的点的集合。
.
o
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
点与圆的位置关系有三种:
点在圆内,
点在圆上,
点在圆外
点和圆的位置关系
1. 一点和⊙O上的最近点距离为4cm,最远距离为10cm,
则这个圆的半径是______cm.
2.CD为⊙O的直径,∠EOD=72°,AE交⊙O于B,
且AB=OC,则∠A=_______.
3.如图点A、D、G、M在半圆O上,四边形ABOC、DEOF、
AMNO均为矩形,设BC=a,EF=b,NH=c,则a,b,c的大小关系。
7或3
第2题
24°
第3题
D
O
A
B
E
C
垂直于弦的直径
什么是轴对称图形?
我们学过哪些轴对称图形?
如果一个图形沿一条直线对折,直线两旁的部分能够互相重合,那么这个图形叫轴对称图形.
回 顾
线段
角
等腰三角形
矩形
菱形
等腰梯形
正方形
圆
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
O
观察现象:
你能得到什么结论?
圆是轴对称图形,任何一条直径所在的直线都是它的对称轴。它有无数条对称轴
●O
·
O
A
B
C
D
E
已知:在⊙O中,CD是直径,AB是弦,
CD⊥AB,垂足为E.
求证:AE=BE,AC=BC,AD=BD.
⌒
⌒
⌒
⌒
垂径定理
垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧.
已知:在⊙O中,CD是直径,AB是弦,
CD⊥AB,垂足为E.
求证:AE=BE,AC=BC,AD=BD.
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⌒
⌒
⌒
证明:连结OA、OB,则OA=OB.∵ 垂直于弦AB的直径CD所在的直线
既是等腰三角形OAB的对称轴又
是⊙ O的对称轴.
∴ 当把圆沿着直径CD折叠时,
CD两侧的两个半圆重合,
A点和B点重合,
AE和BE重合,
AC、AD分别和BC、BD重合.
∴ AE=BE,AC=BC,AD=BD
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⌒
叠合法
D
O
A
B
E
C
·
O
A
B
C
D
E
垂径定理
垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧.
题设
结论
(1)直径
(2)垂直于弦
}
{
(3)平分弦
(4)平分弦所对的优弧
(5)平分弦所对的劣弧
① CD是直径
② CD⊥AB
可推得
③AE=BE,
⌒
⌒
⑤AD=BD.
⌒
⌒
④AC=BC,
垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧.
垂径定理三种语言
定理 垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所的两条弧.
●O
A
B
C
D
M└
CD⊥AB,
如图∵ CD是直径,
∴AM=BM,
⌒
⌒
AC =BC,
⌒
⌒
AD =BD.
条件
CD为直径
CD⊥AB
CD平分弧ADB
CD平分弦AB
CD平分弧ACB
结论
① 直径过圆心
③ 平分弦
② 垂直于弦
④ 平分弦所对优弧
⑤ 平分弦所对的劣弧
(1)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.
垂径定理的推论1
D
O
A
B
E
C
∵ CD是直径,AB是弦,CD平分AB
∴ CD⊥AB,AD=BD,AC=BC
⌒
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⌒
⌒
一个圆的任意两条直径总是互相平分,但它们不一定互相垂直.因此这里的弦如果是直径,结论不一定成立.
O
A
B
M
N
C
D
注意
为什么强调这里的弦不是直径?
① 直径过圆心
④ 平分弦所对优弧
③ 平分弦
② 垂直于弦
⑤ 平分弦所对的劣弧
垂径定理的推论1
(2)平分弦所对的一条弧的直径,垂直平分弦,并且平分弦所对的另一条弧.
∵ CD是直径,AB是弦,并且AC=BC
∴ CD平分AB,CD ⊥AB,AD=BD
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D
O
A
B
E
C
① 直径过圆心
⑤ 平分弦所对的劣弧
③ 平分弦
④ 平分弦所对优弧
② 垂直于弦
垂径定理的推论1
(2)平分弦所对的一条弧的直径,垂直平分弦,并且平分弦所对的另一条弧.
∵ CD是直径,AB是弦,并且AD=BD
∴ CD平分AB,CD ⊥AB,AC=BC
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D
O
A
B
E
C
② 垂直于弦
③ 平分弦
① 直径过圆心
④ 平分弦所对优弧
⑤ 平分弦所对的劣弧
(3)弦的垂直平分线 经过圆心,并且平分弦所对的两条弧.
垂径定理的推论1
∵ AB是弦,CD平分AB,CD ⊥AB,
∴ CD是直径,AD=BD,AC=BC
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D
O
A
B
E
C
·
O
A
B
C
D
E
垂径定理:垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧.
推论:
(1)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.
(2)弦的垂直平分线经过圆心,并且平分弦所对的两条弧
(3)平分弦所对的一条弧的直径垂直平分弦,并且平分弦所对的另一条弧
垂径定理及其的推论:
直线CD (1) 过圆心 (2)垂直于弦 (3) 平分弦 (4)平分弦所对的劣弧 (5)平分弦所对的优弧 以上五个中只要符合两个条件,就能得到其它三个结论。
A
P
D
C
B
O
┓
定理辨析
垂径定理的几个基本图形
E
O
A
B
D
C
E
A
B
C
D
E
O
A
B
D
C
E
O
A
B
C
E
O
C
D
A
B
练习1
O
B
A
E
D
在下列图形中,你能否利用垂径定理找到相等
的线段或相等的圆弧.
O
判断下列图形,能否使用垂径定理?
注意:定理中的两个条件(直径,垂直于弦)缺一不可!
2、判断
(1)垂直于弦的直线平分弦,并且平分弦所对的弧…………………………………………..( )
(2)弦所对的两弧中点的连线,垂直于弦,并且经过圆心……………………………………..( )
(3)圆的不与直径垂直的弦必不被这条直径平分…………………………………………...( )
(4)平分弦的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧………………………………………( )
(5)圆内两条非直径的弦不能互相平分( )
×
√
×
×
√
8cm
1.半径为4cm的⊙O中,弦AB=4cm,
那么圆心O到弦AB的距离是 。
2.⊙O的直径为10cm,圆心O到弦AB的
距离为3cm,则弦AB的长是 。
3.半径为2cm的圆中,过半径中点且
垂直于这条半径的弦长是 。
练习 2
A
B
O
E
A
B
O
E
O
A
B
E
方法归纳:
解决有关弦的问题时,经常连接半径;过圆心作一条与弦垂直的线段等辅助线,为应用垂径定理创造条件。
垂径定理经常和勾股定理结合使用。
E
.
A
C
D
B
O
.
A
B
O
∴AM=BM,
CM=DM
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⌒
垂径定理的推论2
圆的两条平行弦所夹的弧相等.
M
O
A
B
N
C
D
证明:作直径MN垂直于弦AB
∵ AB∥CD
∴ 直径MN也垂直于弦CD
∴AM-CM =BM-DM
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⌒
即 AC=BD
A
B
C
D
两条弦在圆心的同侧
两条弦在圆心的两侧
垂径定理的推论2有这两种情况:
O
O
A
B
C
D
C
D
A
B
E
已知:AB.
求作:AB的中点.
⌒
⌒
点E就是所求AB的中点.
⌒
作法:
1. 连结AB.
2. 作AB的垂直平分线 CD,交AB于点E.
⌒
小练习
A
B
C
D
E
已知:AB.
求作:AB的四等分点.
⌒
⌒
作法:
1. 连结AB.
3. 连结AC.
2. 作AB的垂直平分线 ,交AB于点E.
⌒
4. 作AC的垂直平分线 ,交AC于点F.
⌒
5. 点G同理.
点D、C、E就是AB的四等分点.
⌒
A
B
C
作AC的垂直平分线
作BC的垂直平分线
这种方法对吗?
等分弧时一定要作弧所夹弦的垂直平分线.
×
C
A
B
O
你能确定AB的圆心吗?
⌒
作法:
1. 连结AB.
2. 作AB的垂直平分线 ,交AB于点C.
⌒
3. 作AC、BC的垂直平分线.
4. 三条垂直平分线交于一点O.
点O就是AB的圆心.
⌒
你能破镜重圆吗?
A
B
C
m
n
O
作弦AB、AC及它们的垂直平分线m、n,交于O点;以O为圆心,OA为半径作圆.
作法:
依据:
弦的垂直平分线经过圆心,并且平分弦所对的两条弧.
垂径定理三角形
d + h = r
d
h
a
r
有哪些等量关系?
在a,d,r,h中,已知其中任意两个量,可以求出其它两个量.
你知道赵州桥吗 它是1300多年前我国隋代建造的石拱桥, 是我国古代人民勤劳与智慧的结晶.它的主桥是圆弧形,它的跨度(弧所对的弦的长)为37.,拱高(弧的中点到弦的距离)为7.2m.
赵州桥主桥拱的半径是多少?
实际问题
垂径定理的应用
问题 :你知道赵州桥吗 它的主桥是圆弧形,它的跨度(弧所对的弦的长)为37.4m, 拱高(弧的中点到弦的距离)为7.2m,你能求出赵洲桥主桥拱的半径吗?
赵州桥主桥拱的半径是多少?
A
B
O
D
C
解:用AB表示主拱桥,设AB所在圆的
圆心为O,过点O作AB的垂线交AB于C。
由垂径定理可知,D是AB的中点,C是AB
的中点,CD就是拱高。
AB=37.4,CD=7.2 ,∴AD=18.7,设OA=OC=R
OD=OC-CD=R-7.2.
在Rt△AOD中,OA2 = AD2 + OD2
即 R2 = 18.72 + (R-7.2)2 解得 R≈27.9
因此,赵州桥的主桥拱的半径约为27.9米。
课堂小结
1. 圆是轴对称图形
任何一条直径所在的直线都是它的对称轴.
O
垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧.
2. 垂径定理
D
O
A
B
E
C
经常是过圆心作弦的垂线,或作垂直于弦的直径,连结半径等辅助线,为应用垂径定理创造条件.
3. 解决有关弦的问题
1. 判断:
(1)垂直于弦的直线平分这条弦,并且平分弦所对的两弧. ( )
(2)平分弦所对的一条弧的直径一定平分这条弦所对的另一弧. ( )
(3)经过弦的中点的直径一定垂直于弦. ( )
(4)圆的两条弦所夹的弧相等,则这两条弦平行.
( )
(5)弦的垂直平分线一定平分这条弦所对的弧.
( )
√
√
随堂练习
2. 在⊙O中,弦AB的长为8cm,圆心O到AB的距离为3cm,求⊙O的半径.
·
O
A
B
E
解:
答:⊙O的半径为5cm.
3. 在⊙O中,AB、AC为互相垂直且相等的两条弦,OD⊥AB于D,OE⊥AC于E,
求证:四边形ADOE是正方形.
D
·
O
A
B
C
E
证明:
∴四边形ADOE为矩形,
又∵AC=AB
∴ AE=AD
∴ 四边形ADOE为正方形.
4. 在直径是20cm的⊙O中, 的度数是60°,那么弦AB的弦心距是________.
cm
5. 弓形的弦长为6cm,弓形的高为2cm,则这弓形所在的圆的半径为________.
cm
6. 已知P为⊙O内一点,且OP=2cm,如果⊙O的半径是3cm,,那么过P点的最短的弦等于____________.
cm
8. 已知在⊙O中,弦AB的长为8cm,圆心O到AB的距离为3cm,求⊙O的半径.
解:连结OA.过O作OE⊥AB,垂足为E,
则OE=3cm,AE=BE.
∵AB=8cm ∴AE=4cm
在Rt△AOE中,根据勾股定理有OA=5cm
∴⊙O的半径为5cm.
.
A
E
B
O
9. 在以O为圆心的两个同心圆中,大圆的弦AB交小圆于C,D两点.
求证:AC=BD.
证明:过O作OE⊥AB,垂足为E,
则AE=BE,CE=DE.
AE-CE=BE-DE.
所以,AC=BD
E
.
A
C
D
B
O
10. 已知:⊙O中弦AB∥CD.
求证:AC=BD
⌒
⌒
证明:作直径MN⊥AB.
∵AB∥CD,
∴MN⊥CD.
则AM=BM,CM=DM
AM-CM=BM-DM
∴AC=BD
⌒
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⌒
⌒
⌒
⌒
⌒
⌒
⌒
⌒
.
M
C
D
A
B
O
N
4.如图,已知圆O的直径AB与
弦CD相交于G,AE⊥CD于E,
BF⊥CD于F,且圆O的半径为
10㎝,CD=16 ㎝,求AE-BF的长。
5.:如图,CD为圆O的直径,弦
AB交CD于E, ∠ CEB=30°,
DE=9㎝,CE=3㎝,求弦AB的长。
例2:如图,已知在圆O中,弦AB的长为8㎝,
圆心O到AB的距离为3 ㎝,求圆O的半径。
变式1:在半径为5 ㎝的圆O中,有长8 ㎝的
弦AB,求点O与AB的距离。
E
2:在半径为5 ㎝的圆O中,圆心O到弦AB的距离为3 ㎝,求AB的长。
O
A
B
例5.某居民区一处圆形下水管道破裂,修理人员准备更换一段新管道.
如图所示,污水水面宽度为60cm,水面至管道顶部距离为10cm,问修理人员应准备半径多大的管道?
A
B
O
拓展
1.如图,AB,CD是⊙O的两条平行弦,AC与BD相等吗?为什么?
⌒
⌒
2.在半径为5cm的⊙ O中,弦AB∥CD,且AB=6cm,CD=8cm,求AB,CD之间的距离
3.如图,∠C=90°,⊙C与AB交于点D,AC=5,CB=12,求AD的长
B
O
C
D
A
D
B
C
A
四、圆的问题可以化归为直线型问题解决。这是
一种研究数学的重要思想
二、垂径定理:
一、圆是轴对称图形,其对称轴是
垂直于弦的直径平分这条弦,并且平分弦所对的弧.
三、垂径定理和勾股定理相结合,构造
直角三角形,可解决计算弦长、半
径、圆心到弦的距离等问题.
任意一
条过圆心的直线(或直径所在直线.)
小结