正確描述輔助線作法,證明圓的切線

正確描述輔助線作法,證明圓的切線

有關切線的定義和判斷,有以下2種:

1、到圓心的距離等於半徑的直線;

2、經過半徑(直徑)的一端,且與半徑垂直的直線;

具體到題目中,該使用哪一種方法,則取決於題目所給的條件,例如下:


如圖1,在四邊形ABCD中,AD∥BC,AB⊥BC,圓O分別與邊AB、AD、DC相切,切點分別為E、G、F,其中E為邊AB的中點.

(1)求證:BC與圓O相切;

(2)如圖2,若AD=3,BC=6,求EF的長.

正確描述輔助線作法,證明圓的切線

解析:(1)根據題目的描述,我們需要利用定義來判斷BC是否與圓O相切,判斷的依據是點O到BC的距離、圓的半徑,只有這兩個量相等,才能判斷BC是圓O切線。

輔助線作法研究

按上述分析,應該過點O作BC的垂線,然後再證明它等於圓的半徑,由此我們極容易有幾種常規思路:

第一,作OH⊥BC,連接OE,這樣作的目的是構造出一個矩形OEBH,若能證明它是正方形,那麼問題解決,可是,矩形好證,正方形不好證,尤其在觀察圖形時,最容易看錯的就是OH,其實在剛才的作法中,它只是垂線,並不是半徑,因為點H是垂足,並不一定就在圓O上;因此,企圖通過OE=OH來證明它是正方形的思路是錯誤的。

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第二,解決圓中的切線類問題,切點和圓心一般需要連接,從這個思路出發,我們嘗試連接OG和OE,這樣作輔助線的好處是解決了第一種作法的難處,構造出一個正方形AEOG,但垂線OH怎麼辦呢?將GO延長,因為OG⊥AD易證,同時AD∥BC,因此GH一定是BC的垂線,但一定要注意,GH是BC的垂線,並不是直徑。

正確描述輔助線作法,證明圓的切線

在這種輔助線下,構造矩形ABHG非常容易,於是我們可以得到GH=AB,同時由於點E為AB中點,OE=OG,可得正方形AEGO和正方形BEOH,從而解決前一種輔助線未能解決的問題,得到OH=OE,即點O到BC的距離等於半徑。

(2)由題目條件中梯形上下底的長度,聯想到常見梯形輔助線作法,過點D作一條高線DK,這樣可得到BK=CK=AD=3,在前一問基礎上,利用切線長定理,可得AG=AE,DG=DF,BE=BH,CH=CF,於是上下底之和等於兩腰之和,即AB+CD=9,將AB轉換到DK來,在Rt△DCK中,利用勾股定理列方程:CD²=DK²+CK²,將CD看作未知量,CD²=(9-CD)²+9,可解出CD=5,於是相關線段長全部可求,DK=AB=4,半徑為2,再利用△DFM∽△DCK,進一步求得FM和DM,最後得到FN和NE的長,在Rt△NEF中用勾股定理即可求出EF的長。

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