24.3正多边形与圆

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名称 24.3正多边形与圆
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资源类型 教案
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科目 数学
更新时间 2013-01-11 23:24:16

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文档简介

课件58张PPT。 1.掌握正多边形的相关概念,会依据圆的性质证明一个多边形是正多边形,并会利用等分圆周的方法画正多边形.
2.会进行与正多边形有关的角度、周长、面积等方面的计算,并会用相关知识解决实际问题. 正多边形的定义、相关概念及画法
【例1】已知:如图,△ABC是⊙O的
内接等腰三角形,顶角∠BAC=36°,
弦BD、CE分别平分∠ABC、∠ACB,
求证:五边形AEBCD是正五边形.【思路点拨】【自主解答】∵△ABC为等腰三角形,∠BAC=36°,
∴∠ABC=∠ACB=72°.又∵BD、CE分别平分∠ABC,∠ACB,
∴∠ABD=∠CBD=∠BCE=∠ACE=36°.

∴AD=CD=BC=BE=AE, ∴∠EAD=∠AEB.
同理:∠EBC=∠BCD=∠CDA=∠DAE.∴五边形AEBCD是正五边形. 正多边形的判定方法由定义可知,须从两个方面进行证明:(1)各角相等;
(2)各边相等,二者缺一不可.与圆有关的正多边形的判定,证明的途径是根据等弧所对的弦相等,所对的圆周角也相等.正多边形的性质除边、角的相等关系之外,还有其对称性等.利用等分圆周的方法可以作圆内接正多边形.1.下列命题中正确的有 ( )
①各边相等的三角形是正三角形;②各角相等的多边形是正多边形;③各边相等的多边形是正多边形;④各边相等的圆内接多边形是正多边形;⑤各角相等的圆内接多边形是正多边形.
(A)1个 (B)2个 (C)3个 (D)4个【解析】选B.判断一个多边形要紧扣定义,同时注意三角形的特殊性,根据等边对等角,所以各边相等的三角形的各角也相等,故①正确;②、③不符合定义,如矩形满足各角相等,菱形满足各边相等,但都不是正多边形;由正多边形和圆的关系可知:弦相等→弧相等→多边形为正多边形,故④正确.⑤不正确,如:圆内接矩形就不是正多边形.故选B. 2.已知⊙O,半径为2 cm,求作⊙O的内接正八边形.
【解析】(1)如图所示,作直径AC.
(2)作AC的中垂线BD交⊙O于B,D两点.
(3)连接AD,作AD的中垂线交 于M点.
(4)同法作出 的中点分别为E,F,G.
(5)依次连接A,E,B,F,C,G,D,M,即得正八边形.即正
八边形AEBFCGDM即为所求作的⊙O的内接正八边形. 正多边形的边数为偶数时,既是轴对称图形又是中心对称图形,它的对称中心就是正多边形的中心;边数为奇数时,只是轴对称图形,但不是中心对称图形. 正多边形有关的证明及计算
【例2】如图,△PQR是⊙O的内接正三角
形,四边形ABCD是⊙O的内接正方形,
BC∥QR,⊙O的半径为4.
(1)求∠AOQ;
(2)求△PQR与四边形ABCD的周长.【思路点拨】求解∠AOQ的度数,关键是求出圆内接正多边形的中心角,正多边形周长的计算,在多边形的外接圆的半径、边心距和边长的一半构成的直角三角形中利用勾股定理求解.【自主解答】(1)延长PO交QR于E,交BC于F,连接OR,
∵△PQR为正三角形,∴∠POQ=120°,
∵OP=OQ,∴∠OPQ=∠OQP=30°,
同理∠OPR=30°,∴∠OPQ=∠OPR.
∵PR=PQ,∴PE⊥QR,
又∵BC∥QR,∴PE⊥BC.
∵四边形ABCD是正方形,∴AD∥BC,∴PE⊥AD,∵∠OAD=45°,
∴∠AOP=45°,∴∠AOQ=120°-45°=75°.(2)连接OC,由(1)的计算可知,
OE= OR=2,∴
∴△PQR的周长是
设FC的长为x,则x2+x2=42,解得x= ,
∴四边形ABCD的周长为 . 解决正多边形的有关计算,首先要辨清正多边形的边长、半径、边心距、中心角等概念及它们之间的关系;计算其周长或面积时,需要利用正多边形外接圆的半径、边心距,把正多边形分割成n个或2n个直角三角形,结合勾股定理及方程的思想来解决问题. 3.(2010·宿迁中考)如图,平面上两个正方形与正五边形都有一条公共边, 则∠α等于_____°.
【解析】正五边形的一个内角的度数为
所以∠α=360°-108°-180°=72°.
答案:724.如图,有一个圆O和两个正六边形T1,T2.T1
的6个顶点都在圆周上,T2的6条边都和圆O相
切(我们称T1,T2分别为圆O的内接正六边形和
外切正六边形).
(1)设T1,T2的边长分别为a,b,圆O的半径为r,求r∶a及r∶b的值;
(2)求正六边形T1,T2的面积比S1∶S2的值.【解析】(1)连接圆心O与T1的6个顶点,可得6个全等的正三角形.
∴r∶a=1∶1.
连接圆心O与T2相邻的两个顶点,可得以
⊙O半径为高的正三角形.
∴( )2+r2=b2.得r= b,∴r∶b= ∶2.
(2) 与正多边形有关的实际问题,关键是根据题意正确地抽象出数学模型,并借助多边形的知识加以解决.多边形的有关计算,其要点是抓住边心距、半径、边长之间的关系. 1.正多边形一边所对的中心角与该正多边形的一个内角的关系是 ( )
(A)两角互余 (B)两角互补
(C)两角互余或互补 (D)不能确定两角的关系
【解析】选B.因为正多边形的中心角为 ,
一个内角=
所以中心角+内角= ,故选B.2.下面的图形中,既是轴对称图形又是中心对称图形的是
( )
(A)正六边形 (B)平行四边形
(C)正五边形 (D)等边三角形
【解析】选A.所有的正多边形都是轴对称图形,但只有正偶数边形同时又是中心对称图形.故选A.3.如图所示,已知正六边形ABCDEF内接
于⊙O,图中阴影部分的面积为 ,
则正六边形的边长为_____.【解析】连接OF、OB、OC,由题意可知△BDF为正三角形,如图,设⊙O的半径为r,

∴FM=r+ r= r.BD=2BM=
∴ × r× = .∴r=4(取正值),
且△BOC为正三角形.∴正六边形的边长等于4.
答案:44.(2010·晋江中考)将一块正五边形纸片(图①)做成一个底面仍为正五边形且高相等的无盖纸盒(侧面均垂直于底面,见图②),需在每一个顶点处剪去一个四边形,例如图①中的四边形ABCD,则∠BAD的大小是_____度.【解析】先求出正六边形的每一个内角的度数
又在四边形ABCD中的∠ADC=∠ABC
=90°,所以∠BAD的度数为360°-108°-90°×2=72°.
答案:725.如图,等腰△ABC的顶角∠A=36°,⊙O和底边相切于中点D,并过两腰的中点G、F,又和两腰相交于点H、E.求证:五边形DEFGH是正五边形.【证明】连结DG和DF.由题意,得
∴四边形AGDF是平行四边形.
∴∠1=∠2=∠3=∠4=36°,∠GDB=∠C= =72°,
∴∠5=∠GDB-∠4=36°.同理∠6=36°
∴∠1=∠2=∠3=∠4=∠5=∠6.
∴ ,
∴五边形DEFGH是正五边形.一、选择题(每小题4分,共12分)
1.(2010· 河北中考)如图,两个正六边形的边长均为1,其中一个正六边形的一边恰在另一个正六边形的对角线上,则这个图形(阴影部分)外轮廓线的周长是 ( )
(A)7 (B)8 (C)9 (D)10【解析】选B. 如图所示,根据题意得,正六
边形的每个内角均为120°,所以图中空白的
两个三角形为等边三角形,故图形的外轮廓的
长度为8条边长的和,所以周长为8.2.半径相等的圆内接正三角形、正方形、正六边形的边长的比是( )【解析】选B.设圆的半径为R,如图
则∠1=60°,∠2=45°,∠3=30°,
对于正三角形,
对于正方形,r4= a4,∴R2=( a4)2+( a4)2,∴a4= R.
对于正六边形,a6=R,∴a3∶a4∶a6= . 【规律方法】如图所示,多边形
A1A2A3…An为正多边形,设其半径为Rn,
边心距为rn,边长为an,半中心角为θ,
内角度数为αn,周长为Pn,面积为Sn.3.正八边形外接圆的半径为 ,则其面积为 ( )
【解析】选A.如图连接OA、OB,
过A作AM⊥OB,则∠AOB=45°,
∴△AOM为等腰三角形,
∴AM=OM,
由勾股定理解得AM=OM=1,
∴S△AOB= ×OB·AM= × ×1= ,所以正八边形的面积
为二、填空题(每小题4分,共12分)
4.(2010·乐山中考)正六边形ABCDEF的边长为2 cm,点P为这个正六边形内部的一个动点,则点P到这个正六边形各边的距离之和为_____cm.【解析】EF与BC之间的距离为FB,如图,则∠FAB=120°,
AF=AB,所以∠AFB=∠FBA=30°,所以∠FBC=90°,
∠BFC=30°,所以FC=2BC=4 cm,所以FB= cm.又因为两平
行边间的距离处处相等,都等于边心距的2倍,所以点P到正
六边形各边的距离之和等于 cm.
答案:5.(2010·德州中考)粉笔是校园中最常见的必备品.图1
是一盒刚打开的六角形粉笔,总支数为50支.图2是它的横
截面(矩形ABCD),已知每支粉笔的直径为12 mm,由此估
算矩形ABCD的周长约为_____mm.( ≈1.73,结果精确到
1 mm)【解析】由题意可知,BC的长为12×5+ ×5+ ×
×1=12×5+6×5+3=93(mm),AB的长为
× ×2×5+ × ×1=6 ×5+3 =33 (mm),
所以矩形ABCD的周长为2×(93+33 )≈300.18≈300(mm).
答案:3006.如图所示,⊙O1和⊙O2相交于A、B,
在⊙O1中ABCD为正方形,在⊙O2中
△ABE是正三角形,若⊙O1的半径为
则⊙O2的半径是_____.【解析】连接O1A、O2A,连接O2O1交AB于点F,
∵四边形ABCD为正方形,△ABE是正三角形,
∴∠AO1O2=45°,∠AO2O1=60°.
∴AF=FO1,FO2= AO2.
又在Rt△AO1F中,AO1= ,
∴AF=1.
在Rt△AO2F中,有AO22=AF2+FO22.
即AO22=12+ AO22,解得AO2=
即⊙O2的半径为
答案:三、解答题(共26分)
7.(12分)如图所示,两正方形彼此相邻
且内接于半圆,若小正方形面积为16 cm2,
求半圆的半径.【解析】如图,小正方形的边长为4 cm,设OA的长为a cm,则AB=2a cm.
∴OB=OD=
=
在Rt△OCD中,OC=(a+4)cm.
∴有OD2=OC2+CD2,
即:( )2=(a+4)2+42,a2-2a-8=0,
解得a1=4,a2=-2(舍去),∴半圆的半径为 cm.【拓展延伸】
8.(14分)课题:两个重叠的正多边形,其中一个绕某一顶点旋转所形成的有关问题.
实验与论证
设旋转角∠A1A0B1=α(α<∠A1A0A2),θ3,θ4,θ5,θ6所表示的角如图所示.
(1)用含α的式子表示角的度数:θ3=___,θ4=___,θ5=___.(2)图1~图4中,连接A0H时,在不添加其他辅助线的情况
下,是否存在与直线A0H垂直且被它平分的线段?若存在,
请选择其中的一个图给出证明;若不存在,请说明理由.
归纳与猜想
设正n边形A0A1A2…An-1与正n边形A0B1B2…Bn-1重合(其中,
A1与B1重合),现将正n边形A0B1B2…Bn-1绕顶点A0逆时针旋
转α(0°<α< ).(3)设θn与上述“θ3,θ4,…”的意义一样,请直接写出θn的度数;
(4)试猜想在正n边形的情形下,是否存在与直线A0H垂直且被它平分的线段?若存在,请将这条线段用相应的顶点字母表示出来(不要求证明);若不存在,请说明理由.【解析】(1)60°-α α 36°-α
(2)存在.答案不惟一,选图1,图1中有直线A0H垂直平分A2B1.
证明:∵△A0A1A2与△A0B1B2是全等的等边三角形,
∴A0A2=A0B1,∴∠A0A2B1=∠A0B1A2,
∴A2H=B1H,∴点H在线段A2B1的垂直平分线上,所以直线A0H垂直平分A2B1.(3)当n为奇数时,
当n为偶数时,θn=α.
(4)存在,当n为奇数时,直线A0H垂直平分
当为n偶数时,直线A0H垂直平分 .Thank you!