(共33张PPT)
第 1 页:封面页
标题:24.2.2 垂径分弦(垂径定理)
副标题:人教版初中数学九年级上册 | 定理推导 推论拓展 综合应用
配图:左侧为垂径定理核心图形(直径 CD⊥弦 AB 于 E,标注 AE=BE、⌒AC=⌒BC、⌒AD=⌒BD),右侧为实际应用场景(圆弧形桥拱,标注跨度、拱高)
落款:授课教师 / 日期
第 2 页:学习目标
知识目标:理解圆的轴对称性,掌握垂径定理(垂直于弦的直径平分弦且平分弦所对的两条弧)及其推论(“知二推三”),明确定理的适用条件与结论之间的逻辑关系。
能力目标:能运用垂径定理解决 “求弦长、圆心距、半径” 等几何计算问题,通过定理证明培养逻辑推理能力,提升几何图形分析与辅助线构造能力。
素养目标:体会 “从图形对称性推导定理” 的数学思想,感受垂径定理在实际场景中的应用价值,培养严谨的数学思维与数形结合意识。
第 3 页:情境导入 圆的轴对称性与垂径现象
复习回顾:
圆是轴对称图形,其对称轴是什么?(任意一条经过圆心的直线,即直径所在的直线)
生活情境(配图 + 动手操作):
对折圆形纸片:将圆形纸片沿直径 CD 对折,观察直径两侧的部分完全重合,若圆上有一条弦 AB 与 CD 垂直交于 E,对折后 A 与 B、⌒AC 与⌒BC、⌒AD 与⌒BD 均重合;
桥拱问题:圆弧形桥拱的跨度(弦长)为 16m,拱高(圆心到弦的距离与半径的差值)为 4m,如何计算桥拱的半径?
思考提问:
垂直于弦的直径,除了是圆的对称轴,还能对弦和弧产生什么影响?
若已知直径垂直于弦,能否推出 “直径平分弦”“直径平分弧”?反之,若已知直径平分弦,能否推出 “直径垂直于弦”?
第 4 页:核心模块 1 垂径定理的推导与证明
1. 定理探究(基于圆的轴对称性)
操作步骤:
画⊙O,任取一条弦 AB(非直径),作直径 CD⊥AB 于点 E;
沿直径 CD 对折⊙O,观察弦 AB 与弧 AC、AD 的重合情况:
弦 AB 被点 E 平分(AE=BE);
弧 AC 与弧 BC 重合(⌒AC=⌒BC);
弧 AD 与弧 BD 重合(⌒AD=⌒BD)。
2. 垂径定理内容
垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧。
符号语言(结合图示:⊙O 中,CD 为直径,AB 为弦,CD⊥AB 于 E):
∵ CD 是直径,CD⊥AB,
∴ AE=BE(平分弦),
⌒AC=⌒BC(平分弦所对的劣弧),
⌒AD=⌒BD(平分弦所对的优弧)。
3. 定理证明(逻辑推理,非折叠验证)
已知:如图,⊙O 中,CD 是直径,AB 是弦,CD⊥AB 于 E。
求证:AE=BE,⌒AC=⌒BC,⌒AD=⌒BD。
证明:
连接 OA、OB(半径),∵ OA=OB(同圆半径相等),∴ △OAB 是等腰三角形;
又∵ CD⊥AB,根据 “等腰三角形三线合一”,∴ AE=BE(等腰三角形底边上的高平分底边);
在⊙O 中,∵ OA=OB,OE=OE,AE=BE,∴ △OAE≌△OBE(SSS);
∴ ∠AOE=∠BOE,故⌒AC=⌒BC(等圆心角对等弧);
∵ ∠AOD=180°-∠AOE,∠BOD=180°-∠BOE,∴ ∠AOD=∠BOD,故⌒AD=⌒BD。
4. 关键提醒
定理中的 “直径” 可推广为 “过圆心的直线”(直径是过圆心的特殊直线);
若弦为 “直径”,过圆心的直线垂直于直径时,虽满足 “平分直径”,但无特殊意义(任意直径互相平分),故定理常针对 “非直径的弦” 讨论。
第 5 页:核心模块 2 垂径定理的推论(知二推三)
1. 推论本质
垂径定理的核心是 “圆的轴对称性”,对于一个圆和一条直线,若直线满足以下五个条件中的任意两个,则必满足其余三个(简称 “知二推三”):
① 过圆心(直线经过圆心);
② 垂直于弦(直线与弦垂直);
③ 平分弦(直线平分弦,弦非直径);
④ 平分弦所对的劣弧(直线平分弦对应的劣弧);
⑤ 平分弦所对的优弧(直线平分弦对应的优弧)。
2. 常见推论组合示例
已知条件
推导结论
应用场景
① 过圆心 + ③ 平分弦(非直径)
② 垂直于弦 + ④ 平分劣弧 + ⑤ 平分优弧
已知直径平分弦,证直径垂直于弦
② 垂直于弦 + ④ 平分劣弧
① 过圆心 + ③ 平分弦 + ⑤ 平分优弧
已知直线垂直于弦且平分劣弧,证直线过圆心
① 过圆心 + ④ 平分劣弧
② 垂直于弦 + ③ 平分弦 + ⑤ 平分优弧
已知直径平分劣弧,证直径垂直且平分弦
3. 易错提醒
若 “已知条件包含平分弦(③)”,需强调 “弦非直径”,否则结论不成立(如两条相交的直径,互相平分但不一定垂直);
若弦为直径,仅 “过圆心(①)+ 平分弦(③)” 不能推出 “垂直于弦(②)”,需结合其他条件(如平分弧)。
第 6 页:典例精讲 垂径定理的基础应用(计算类)
例题 1:求弦长
已知⊙O 的半径 R=5cm,圆心 O 到弦 AB 的距离(即 OE)为 3cm,求弦 AB 的长。
解答步骤:
过 O 作 OE⊥AB 于 E,由垂径定理得 AE=BE(E 为 AB 中点);
在 Rt△OAE 中,OA=R=5cm,OE=3cm(圆心距);
由勾股定理得:AE=√(OA - OE )=√(5 - 3 )=4cm;
故 AB=2×AE=8cm。
方法总结:“连半径,作垂线,构直角三角形” 是垂径定理计算的核心辅助线策略,利用 “半径 = 圆心距 + 半弦长 ” 的勾股定理关系求解。
例题 2:求半径
如图,⊙O 中,弦 CD 的长为 8cm,圆心 O 到 CD 的距离(OE)为 3cm,求⊙O 的半径 R。
解答步骤:
过 O 作 OE⊥CD 于 E,由垂径定理得 CE=CD/2=4cm;
在 Rt△OCE 中,OE=3cm,CE=4cm;
由勾股定理得:OC=√(OE + CE )=√(3 + 4 )=5cm;
故⊙O 的半径 R=5cm。
第 7 页:典例精讲 垂径定理的实际应用(桥拱问题)
例题 3:圆弧形桥拱半径计算
某圆弧形石拱桥的跨度(弦 AB 的长)为 16m,拱高(从弦 AB 到拱顶 C 的距离,即 DE)为 4m,求桥拱所在圆的半径 R。
建模分析:
设桥拱所在圆的圆心为 O,半径为 R,弦 AB 的中点为 D,连接 OD、OA(OD 垂直于 AB,由垂径定理);
跨度 AB=16m→AD=8m;拱高 DE=4m→OD=R - 4(OE=R,DE=OE - OD=4)。
解答步骤:
在 Rt△OAD 中,OA=R,AD=8m,OD=R - 4;
由勾股定理得:OA =AD + OD →R =8 + (R - 4) ;
展开方程:R =64 + R - 8R + 16→8R=80→R=10m;
故桥拱所在圆的半径为 10m。
关键:将实际问题转化为 “圆的弦长、圆心距与半径” 的几何模型,明确 “拱高” 与 “半径、圆心距” 的关系(拱高 = 半径 - 圆心距,或圆心距 = 半径 - 拱高)。
第 8 页:易错警示与避坑指南
常见易错点:
忽略 “弦非直径” 的条件:应用 “平分弦的直径垂直于弦” 时,未排除 “弦为直径” 的情况,导致推理错误;
辅助线添加错误:计算时未作 “圆心到弦的垂线”,无法构造直角三角形,导致无法使用勾股定理;
实际场景建模偏差:如桥拱问题中,误将 “拱高” 直接当作 “圆心距”,或混淆 “跨度(弦长)” 与 “直径” 的关系。
避坑技巧:
应用推论时,若涉及 “平分弦”,先判断弦是否为直径,若未明确,需补充说明 “弦非直径”;
遇到 “弦长、半径、圆心距” 相关计算,优先作 “过圆心垂直于弦的垂线”,形成 “半径(R)、半弦长(a/2)、圆心距(d)” 的直角三角形,牢记公式 R =(a/2) + d ;
实际问题中,先画出圆的示意图,标注已知条件(如弦长、拱高),明确各线段间的数量关系(如拱高 = R - d)后再列方程。
第 9 页:课堂练习 分层巩固
基础题:
(1)在⊙O 中,直径为 10cm,弦 AB 的长为 8cm,则圆心 O 到 AB 的距离为______cm。(答案:3)
(2)已知⊙O 中,弦 CD 垂直于直径 AB,垂足为 E,若 CE=3cm,则 CD=______cm。(答案:6)
中档题:
如图,⊙O 的弦 AB 与 CD 相交于点 E,且 AB⊥CD,AE=2,EB=6,CE=3,求 CD 的长。(提示:过 O 作 OM⊥AB 于 M,ON⊥CD 于 N,利用垂径定理与矩形性质,答案:8)
提升题:
某圆形蓄水池的横截面是圆弧形,水面宽度 AB 为 24m,水面到池顶的距离为 8m,求蓄水池的半径。(答案:13m,提示:圆心距 d=R - 8,半弦长 = 12m,由 R =12 + (R - 8) 求解)
第 10 页:课堂小结与作业布置
小结:
垂径定理核心:“垂直于弦的直径平分弦且平分弦所对的弧”,本质是圆的轴对称性的体现;
推论关键:“知二推三”,但需注意 “弦非直径” 的限制条件,避免结论失效;
应用方法:计算时通过 “连半径、作垂线” 构造直角三角形,利用勾股定理 R =(a/2) + d 建立关系;实际问题需先建模,明确各量对应关系。
作业:
基础作业:教材习题 24.2 第 4、5、6 题(垂径定理计算与证明);
拓展作业:如图,在⊙O 中,AB 是弦,半径 OC⊥AB 于 D,若 AB=8,OD=3,求 CD 的长(提示:先求 OC=R,再算 CD=OC - OD,答案:2);
实践作业:观察生活中的圆弧形物体(如拱门、自行车轮钢圈),测量其跨度与拱高(或对应尺寸),用垂径定理估算其半径。
2025-2026学年华东师大版数学九年级下册【示范课精品课件】
授课教师: . 班 级: . 时 间: .
26.1 二次函数
第26章 二次函数
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
1. 什么叫函数
一般地,在一个变化的过程中,如果有两个变量 x 与 y,并且对于 x 的每一个确定的值,y 都有唯一确定的值与其对应,那么我们就说 x 是自变量,y 是 x 的函数.
3. 一元二次方程的一般形式是什么?
形如 y = kx + b (k,b 是常数,k ≠ 0) 的函数叫做一次函数. 当 b = 0 时,一次函数 y = kx 就叫做正比例函数.
2. 什么是一次函数?正比例函数?
ax2 + bx + c = 0 ( a ≠ 0 ).
问题1 正方体六个面是全等的正方形,设正方体的棱长为 x,表面积为 y,则 y 关于 x 的关系式为 .
y = 6x2
此式表示了正方体表面积 y 与正方体棱长 x 之间的关系,对于 x 的每一个值,y 都有唯一的一个对应值,即 y 是 x 的函数.
探究归纳
二次函数的定义
问题2 用总长为 20 m 的围栏材料,一面靠墙,围成一个矩形花圃.怎样围才能使花圃的面积最大?
如图,设围成的矩形花圃为 ABCD,靠墙的一边为 AD,垂直于墙面的两边分别为AB 和 CD.设 AB 长为 x m (0<x<10),先取 x 的一些值,进而可以求出 BC 边的长,从而可得矩形的面积 y m2.
将计算结果写在下表的空格中:
A D
B C
我们发现,当 AB 的长 x 确定后,矩形的面积 y也就随之确定,即 y 是 x 的函数,试写出这个函数的关系式.
(0<x<10)
即
(0<x<10)
AB长 x (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
BC长 12
面积y(m2) 48
18
16
14
10
8
6
4
2
18
32
42
50
48
42
32
18
问题3 某商店将每件进价为 8 元的某种商品按每件 10元出售,一天可售出 100 件.该店想通过降低售价,增加销售量的办法来提高利润.经过市场调查,发现这种商品单价每降低 0.1 元,每天的销售量可增加 10 件.将这种商品的售价降低多少时,其每天的销售利润最大
分析:销售利润 = (售价-进价)×销售量.
根据题意,得
想一想,为什么要限定
?
问题 1-3 中函数关系式有什么共同点
函数都是用
自变量的二次式表示的
y = 6x2
想一想
(0<x<10)
二次函数的定义:
形如 y = ax + bx + c (a,b,c 是常数,且 a ≠ 0) 的函数叫做二次函数.
温馨提示:
(1) 等号左边是变量 y,右边是关于自变量 x 的整式;
(2) a,b,c 为常数,且 a ≠ 0;
(3) 等式右边的自变量最高次数为 2,可以没有一次项和常数项,但不能没有二次项.
归纳总结
例1 下列函数中哪些是二次函数?为什么?(x 是自变量)
① y = ax2 + bx + c; ② y = 3 - 2x ; ③ y = x2;
④ ; ⑤ y = x + x + 25; ⑥ y = (x+3) - x .
不一定是,缺少 a ≠ 0 的条件.
不是,右边是分式.
不是,x 的最高次数是 3.
典例精析
y = 6x + 9
判断一个函数是不是二次函数,先看原函数和整理化简后的形式再作判断. 另外,二次函数除了有一般形式 y = ax2 + bx + c (a ≠ 0) 外,还有其特殊形式,如 y = ax2,y = ax2 + bx,y = ax2 + c 等.
方法归纳
解:
(1)由题意知
解得
(2)由题意知
解得 m = 3.
第 (2) 问易忽略二次项系数不为 0 这一限制条件,从而得出 m = ±3 的错误答案,需要引起重视.
注意
例2
(1) 当 m 取何值时,此函数是
正比例函数?(2) 当 m 取何值时,此函数是二次函数?
二次函数定义的应用
1. 已知 ,k 取何值时,y 是 x 的二次函数?
解:当 | k | = 2 且 k - 2 ≠ 0,即 k = -2 时,y 是 x 的二次函数.
变式训练
解:
由题意得
所以 m ≠ ±3.
解:
由题意得
【解题小结】本题考查二次函数的概念,这类题需紧扣概念的特征进行解题.
例3 已知二次函数 (k 为常数).
(1)求 k 的值;
(2)当 x = 0.5 时,y 的值是多少?
解:
(1)由题意,得
解得 k = 2.
将 x = 0.5 代入函数关系式,得
(2)当 k = 2 时,
二次函数的值
此类型题目考查二次函数的概念,要抓住二次项系数不为 0 及自变量最高次数为 2 这两个关键条件,求出字母参数的值,得到函数关系式,再将 x 的值代入其中,求出对应的 y 的值.
归纳总结
2. 函数 y = (m - n)x2 + mx + n 是二次函数的条件是( )
A. m,n 是常数,且 m ≠ 0 B. m,n 是常数,且 n ≠ 0
C. m,n 是常数,且 m ≠ n D. m,n 为任何实数
C
1. 把二次函数 y = (2 - 3x)(6 + x) 化为一般式,二次项为_____,一次项系数为_____,常数项为 .
-3x2
-16
12
4. 已知函数 y = 3x2m-1-5.
① 当 m =__时,y 是 x 的一次函数;
② 当 m =__时,y 是 x 的二次函数.
1
3.下列函数是二次函数的是 ( )
A.y = 2x+1 B.
C.y = 3x2+1 D.
C
5. 若函数 是二次函数,求:
(1)a 的值;
(2)函数关系式;
(3)当 x = -2 时,y 的值是多少?
解:
(1)由题意,得
解得 a = -1.
(2)函数关系式为
(3)将 x = -2 代入函数关系式中,得
6.(1) n 个球队参加比赛,每两个队之间进行一场比赛,比赛的场次数 m 与球队数 n 有什么关系?
(2)假设人民币一年定期储蓄的年利率是 x,一年到期后,银行将本金和利息自动按一年定期储蓄转存.如果存款是 10 (万元),那么请你写出两年后的本息和 y (万元)的表达式(不考虑利息税).
y = 10(x + 1) = 10x + 20x + 10.
7. 矩形的周长为 16 cm,它的一边长为 x cm,面积为 y cm2. 求:
(1)y 与 x 之间的函数关系式及自变量 x 的取值范围;
(2)当 x = 3 时矩形的面积.
解:(1) y=(8-x)x=-x2+8x (0<x<8).
(2) 当 x=3 时,y=-32+8×3=15,
即矩形的面积为 15 cm2.
返回
A
2.下列二次函数中,二次项系数、一次项系数和常数项分别是1,-1,0的是( )
A.y=(x-2)(x+1)
B.y=(x-1)2-2x2-1
C.y=(x+2)(x-3)+6
D.y=(2x-1)2-3(x2-x)
C
返回
返回
C
3.[2024福州期末]某厂今年一月份新产品的研发资金为9万元,以后每月新产品的研发资金与上月相比增长率都是x,则该厂今年第一季度新产品的研发资金y(万元)关于x的函数关系式为( )
A.y=9(1+x)3
B.y=9+9x+x2
C.y=9+9(1+x)+9(1+x)2
D.y=9(1+x)2
4. 已知关于x的二次函数y=(m-3)x2-x+5,写一个符合条件的m的值:______________.
0(答案不唯一)
返回
5. [教材P4习题T3]已知二次函数y=x2+bx+c,当x=-1时,y=0;当x=3时,y=0;则b=________,c=________.
-2
-1
返回
返回
6.如图,长方体的底面是边长为x的正方形,高为6,请你用含x的代数式表示这个长方体的侧面展开图的面积S=________,长方体的体积V=________,
各棱长的和L=________,在上面的三个函
数中,________是关于x的二次函数.
24x
6x2
8x+24
V
7.已知两个变量x,y之间的关系式为y=(m-2)·xm2-2+x-1.
(1)当m为何值时,x,y之间是二次函数关系?
【解】根据题意,得m-2≠0且m2-2=2,
所以m=-2.
即当m=-2时,x,y之间是二次函数关系.
(2)当m为何值时,x,y之间是一次函数关系?
返回
8.[2024西安月考]下列每组变量之间的关系为二次函数的是( )
A.正方形周长y与边长x的关系
B.菱形面积S一定,两条对角线的长a与b的关系
C.速度v一定时,路程s与时间t的关系
D.等边三角形的面积S与边长x的关系
返回
D
二次函数
定 义
y = ax2 + bx + c (a ≠ 0)
一般形式
形如 y = ax + bx + c (a,b,c 是常数,且 a ≠ 0) 的函数叫做二次函数
特殊形式
y = ax2;
y = ax2 + bx;
y = ax2 + c
(a ≠ 0,a,b,c 是常数)
必做作业:从教材习题中选取;
选做作业:完成练习册本课时的习题.
谢谢观看!