圆专题--隐圆
知识点储备:
构造出隐圆出来,可以运用与圆有关的几何性质去解题。
1、点圆距离。
点P是圆O外一点,连接PO交圆与点A,点B,则PA是点P到圆上
的最短距离,PB为点P到圆上的最长距离。
证明:在△POB’利用到三边关系:即PO+OB’>PB’,OB’=OB
PO+OB=PB>PB’.在△POA’利用到三边关系:即
PA’+OA’>
OA+PA,OA=OA’,PA’>PA.
点P是圆O内一点,连接PO交圆与点A,点B,则PA是点P到圆上
的最短距离,PB为点P到圆上的最长距离。
证明:同上;
2、直径最长。
在圆中所有的弦中,直径最长。AB为直径,最长的弦。
3、点弦距离。
点P是弧AB上一动点,过圆心作弦AB的垂线交于点E,交圆O于点C,点D,若点P在劣弧AB上,当点P与点C重合,则点P到AB的最大距离为CE,若点P在优弧AB上,当点P与点D重合,则点P到AB的最大距离为DE,(此时点C为劣弧AB的中点,点D为优弧AB的中点)
证明:可以过点P作AB的平行线L,L与AB的距离就是点P到AB
的距离,当L与圆O只有一个交点时,即相切时,L与AB的距离最大,此时点P与点C重合,或点P与点D重合。
由上述结论可知:点P在圆上运动,线段AB长度固定,
当△PAB,为等腰三角形时,△PAB的面积取最大(也要分在优
弧和劣弧两种情况。)
证明:因为
△PAB底AB不变,此时AB边上的高最大,得面积也是最大的。
拓展:此时得到的△PAB的周长也是最大的。(也要分在优
弧和劣弧两种情况。)
证明:1、当点P在劣弧AB上时,如图所示:AB为定值,求△PAB的周长最大,即求PA+PB最大。延长AP,使得PC=PB,
连接CB并延长,交圆O于点D,连接AD,过点D作AC的
垂线交于点E。则四边形APBD为圆的内接四边形,
∵PC=PB
∵∠APB为定角
∴∠C=∠PBC
∴∠ADE为定角即sin∠ADE为定值
∵∠DAP=∠PBC(内对角相等)
∴当AD为直径时,AP+BP值最大。
∴∠C=∠DAP
即△PAB的周长最大
∴DA=DC
∵AD为直径
∴AC=2AE
∴∠ABD=90°
∵AE=AD·sin∠ADE
即∠ABC=90°
∴AC=2AD·sin∠ADE
∴∠BAP+∠C=90°∠APB+∠PBC=90°
∵AP+BP=AC
∴∠BAP=∠APB
∴AP+BP=2AD·sin∠ADE
∴AP=BP
即点P为劣弧AB的
证明:2、当点P在优弧AB上时,如图所示:证明过程同上。
4、点直线距离。
点P是圆O上一点,过点O作直线L的垂线交直线L于点D,交圆O于点A,点B,则点P到直线L的最小距离为BD,最大距离为AD.
证明:可以过点P作直线L的平行线L’,L与L’的距离就是点P到L的距离,当L与圆O只有一个交点时,即相切时,当点P与点A重合,L与L’的距离最大,当点P与点B重合。L与L’的距离最小。
模型一:定点到动点定长
点A为定点,点B为动点,AB为定长,
则点B的轨迹为圆心为点A,半径为AB的圆。
如图,在矩形ABCD中,AB=4,AD=6,E是AB边的中点,F是线段BC上的动点,将△EBF沿EF所在直线折叠得到△EB′F,连接B′D,则B’D的小值是_______
解题思路:抓住谁是定点,谁是动点,是否存在定长。如图所示:点E是定点,点B’是动点,由折叠的性质可知,
EB’为定值。所以点B’的轨迹为以点E为圆心,
EB’为半径的圆上运动。当点D、B’、E三点共线的时候B’D的值最小。(参照知识点储备1解题)
证明:参照知识点储备1,点圆距离。
变式:在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,点F在边AC上,并且CF=2,点E为边BC上的动点,将△CEF沿直线EF翻折,点C落在点P处,则点P到边AB距离的最小值是_____
解题思路:同上题,不难看出点P的运动轨迹为以点F为圆心,
PF为半径的圆上运动,求点P到AB的距离最小,可过点F作AB的垂线于点M,交圆
F于点P,此时,最小值为PM。根据△AMP∽△ACB可以先求出PM的值,
再根据PM=FM-FP,可算出最小值。
证明:参照知识点储备4,点直线距离。
模型二:定角对定长
1、90°所对的弦:(定角的顶点在动,定长线段位置不变)
已知AB为定线段,(长度和位置不变),C为动点,且∠ACB=90°,由直径所对的角是直角,我们可以推出动点C的轨迹为:以AB为直径的圆上的任意一点。
2、30°所对的弦:(定角的顶点在动,定长线段位置不变)
已知AB为定线段,(长度和位置不变),C为动点,且∠ACB=30°,由30°的圆周角所对的圆心角∠AOB=60°,可以确定圆心O的位置,由AB的长度,可以确定半径的大小,所以点C的轨迹为:以O为圆心,半径为A0的圆上。且只能在优弧AB上运动。
3、45°所对的弦:(定角的顶点在动,定长线段位置不变)
已知AB为定线段,(长度和位置不变),C为动点,且∠ACB=45°,由45°的圆周角所对的圆心角∠AOB=90°,可以确定圆心O的位置,由AB的长度,可以确定半径的大小,所以点C的轨迹为:以O为圆心,半径为A0的圆上。且只能在优弧AB上运动。
4、60°所对的弦:(定角的顶点在动,定长线段位置不变)
已知AB为定线段,(长度和位置不变),C为动点,且∠ACB=60°,由60°的圆周角所对的圆心角∠AOB=120°,可以确定圆心O的位置,由AB的长度,可以确定半径的大小,所以点C的轨迹为:以O为圆心,半径为A0的圆上。且只能在优弧AB上运动。
5、120°所对的弦:(定角的顶点在动,定长线段位置不变)
已知AB为定线段,(长度和位置不变),C为动点,且∠ACB=120°,可以先作出∠C’=60°,得∠C’所对的圆心角∠AOB=120°,可得圆心O的位置和半径的大小,所以点C的轨迹为:以O为圆心,半径为A0的圆上。且只能在劣弧AB上运动。
6、前面5种,都是定角的顶点在动,定长线段位置不变。还有一种就是定角的顶点不动,定长线段位置在变化。
已知∠ACB=30°且点C固定,AB为定线段,但位置在变化,这种情况下说明△ABC的外接圆在变化,也就圆心不确定,但是,可以确定△ABC的外接圆的半径还是不变的。我们可以得到以下结论:过点O作AB的垂线,交AB于点E,此时OE=AB,OC=AB,当点C、O、B三点共线时,可得CE取最大值为AB+AB。也可以理解为点C到AB的最大值为:AB+AB
题型识别:
有一条长度固定的线段,这条线段所对的张角固定不变。
总结:
定角对定长,关键在于确定圆心的位置和半径的大小。
确定圆心---圆心在定长线段的垂直平分线上,再根据圆周角与圆心角之间的关系,求出此定角所对的圆心角的大小,即可确定圆心的位置。
计算半径---根据垂径定理及锐角三角函数可求半径的大小。
如图,Rt△ABC中,AB⊥BC,AB=6,BC=4,P是△ABC内部的一个动点,且满足∠PAB=∠PBC,则线段CP长的最小值为
解题思路:由∠PAB=∠PBC和∠ABC=90°,可得∠P=90°
AB=6,为定长且位置不变,定角∠P的顶点是动点,由定角对定长,可得动点P的轨迹为:以AB为直径的圆上,圆心为AB的中点。
取AB得中点O,连接OC,交圆O为点P,此时CP取最小值为OC-OP=2.
证明:参照知识点储备1,点圆距离。
如图,在边长为6的等边△ABC中,AE=CD,连接BE、AD相交于点P,则CP的最小值为_____
解题思路:由等边三角形和AE=CD,可证△ABE≌△CAD,
可得∠ABE=∠DAC,∠ABE+∠BAD=60,即
∠APD=120°
AB=6,为定长且位置不变,定角∠APD的顶点是动点,由定角对定长,可得动点P的轨迹为:劣弧AB上。圆心和半径的确定可以参照模型二中第5个。连接CO交圆于点P,此时CP的最小值为OC-OP=
证明:参照知识点储备1,点圆距离。
(江苏南京中考)在△ABC中,AB=4,∠C=60°,∠A>∠B,则BC的长的取值范围是
解题思路:由定角对定长可得点C的运动轨迹,如图所示,当∠A=∠B时,BC取最小为4,当BC为直径时,可取最大值为。所以:
如图所示,边长为2的等边△ABC的,点B在X轴的正半轴运动,∠BOD=30°,
点A在射线OD上移动,则顶点C到原点的最大距离为
解题思路:此题可以参照模型二中的第6种,定角的顶点不动,定长线段位置在变化。由此可得
△OAB的外接圆在变化,但是半径不变,取
任意一个位置作出△OAB的外接圆,如图所
示,此时可取AB的中点F,无论在什么时刻,
OE、EF、CF的长度是不变的,当点O、E、F、
C四点共线时,OC值取最大,最大值为:
OE+EF+CF=2++=2+2
变:1:如图,点A在射线OE运动,∠EOB=60°,点B在x轴正半轴上运动,在AB右侧以它为边作矩形ABCD,且AB=,AD=1,则OD的最大值为
解题思路:此题同题的解题思路,但是要注意一点,虽然知道OF、FH、DH长度不变,但是点O、F、H、D四点不会共线,因为,∠FHD=120°始终保持不变,所以OD的最大值并不是OF+FH+DH的值,可以连接DF,通过计算发现DF的值也是不变的,点O、F、D三点可以共线,所以OD的最大值为:DF+OF=+2
变式2:如图,点A是直线y=-x上的一个动点,点B是x轴上的一个动点,若AB=2,则△AOB面积的最大值为
解题思路:此题要考虑讨论两种情况,当点A在第二象限定角135°,当点A在第四象限定角45°,可参照知识储备3,点弦距离。(注意:不同的是此题定角的顶点不动,弦在动,而知识储备3说的是弦不动,定角的顶点在动,但思考的结果是一样的。)
已知正方形ABCD的边长为4,点M,N分别从点B,C同时出发,以相同的速度沿BC,CD方向向终点C和D运动,连接AM和BN,交于点P.求△APB周长的最大值?
解题思路:可参照知识储备3,里面讲的拓展内容,也就是此时AP=BP时,△APB周长取最大值。
AC为边长2的菱形ABCD的对角线,∠ABC=60°,点M和N分别从点B、C同时出发,以相同的速度沿BC、AC向终点C和A运动,连接AM和BN,交于点P,求△APB周长的最大值?
解题思路:可参照知识储备3,里面讲的拓展内容,也就是此时AP=BP时,△APB周长取最大值。
如图,点E、F分别为正方形ABCD的边BC、CD上的动点,连接AE、AF,且满足∠EAF=45°
(1)求证:BE+DF=EF;
(2)若正方形的边长为1,则△AEF的面积最小值为
解题思路:第一问可以通过旋转△ABE,证△AEF≌△AB’F,然后通过线段的和差关系可以证明BE+DF=EF。
第二问由第一问的全等,可以得出△AEF,EF边上高
线AH=1,求△AEF的最小值就是求EF的最小值。虽然
此题,定角∠EAF=45°,但是∠EAF所对的线段长EF,
位置和大小都在变化,所以此△EAF的外接圆的圆心
和半径都在变化,先作出任意位置△EAF的外接圆,
再取EF的中点G,连接AO、OG、GC,可得AO=EF,OG=EF,GC=EF,由此可得:
AO+OG+GC=EF+EF+EF=EF≥AC=,所以EF≥2-2
△EAF面积最小值为:
模型三:四点共圆
判定1
四点围成的四边形,对角互补,外角等于内对角;
若∠A+∠DCB=180°,或∠B+∠D=180°
或∠DCE=∠A,则点A、B、C、D四点共圆。
判定2
连接四点围成的四边形的对角线,被交点分成的两条线段长度的积相等;
若EC·AE=ED·BE,则点A、B、C、D四点共圆。
判定3
运用圆幂定理中的割线定理;
若EA·ED=EB·EC,则点A、B、C、D四点共圆。
判定4
四点连成共底边的两三角形,两三角形的顶角都在共底边的同侧且相等;
若∠A=∠D,则点A、B、C、D四点共圆。