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圆是涵盖知识点较多的图形,可以从线段、角、多边形等直线图形扩充到弧、扇形等曲线图形。如果将圆与各类直线图形结合,我们能构造出更复杂的图形。如何有效解决圆中的易错问题,避免失误呢?我们可以从以下几个方面来辨析错误,精准解题。
一、善用圆中弧、角、弦对应关系解决圆中线角关系
例1 如图1,AB为⊙O的直径,C、D为⊙O上两点,若∠BCD=40°,则∠ABD的大小为( )。
A.60° B.50° C.40° D.20°
【解析】很多同学可能因为找不到∠BCD与∠ABD的关系而不能求解。因为图中有“圆周角”,关于圆周角有两个基本图形,因此可以从以下两个方向思考。
解法一(利用同弧所对的圆心角是圆周角的两倍):连接OD,如图2。∵∠DOB和∠BCD分别是弧BD所对的圆心角和圆周角,∴∠DOB=2∠BCD=80°,再由半径相等,所以在等腰△DOB中,∠ABD=50°。故选B。
解法二(利用直径所对的圆周角是直角,同弧所对圆周角相等):连接AD,如图3。∵AB为⊙O的直径,∴∠ADB=90°。∵∠A和∠BCD都是弧BD所对的圆周角,∴∠A=∠BCD=40°,∴∠ABD=90°-40°=50°。故选B。
二、善用多边形边角关系解决圆中线角问题
例2 若正六边形的内切圆半径为2,则其外接圆半径为 。
【解析】本题需理解两个圆与正多边形的关系,如果能将内切圆半径与外接圆半径转化为三角形的线段关系,就能轻松破解。如图4,连接OE,作OM⊥EF于点M,则OE=EF,EM=FM,由正六边形的知识可知,内切圆半径OM=2,∠EOM=30°。在Rt△OEM中,cos∠EOM=[OMOE],∴[32]=[2OE],解得OE=[433],即外接圆半径为[433]。
三、善用切线与过切点的半径垂直解决圆中位置关系
例3 如图5,PA是⊙O的切线,切点为A,PO的延长线交⊙O于点B,若∠P=40°,则∠B的度数为( )。
A.20° B.25° C.40° D.50°
【解析】本题只有利用切线的性质,正确添加辅助线才能解决。如图6,连接OA,可得直角△AOP和等腰△OAB,得∠B=25°。故选B。
四、善用空间想象力解决圆锥问题
例4 如图7,圆锥的底面半径r=6,高h=8,则圆锥的侧面积是( )。
A.15π B.30π C.45π D.60π
【解析】本题易用错圆锥侧面积的公式。因为圆锥的高、母线和底面半径构成直角三角形,故先由r=6,h=8,得母线为10,再得圆锥的侧面积=6×10π=60π。故选D。
例5 如图8,矩形纸片ABCD中,AD=6cm。把它分割成正方形纸片ABFE和矩形纸片EFCD后,分别裁出扇形ABF和半径最大的圆,恰好能作为一个圆锥的底面和侧面,则AB的长为( )。
A.3.5cm B.4cm C.4.5cm D.5cm
【解析】本题需理解圆锥侧面与底面的关系,即侧面展开图的弧长=底面圆的周长。
∵弧长[AF]=[14]?2π?AB,圆的周长为π?DE,
∴[14]?2π?AB=π?DE,AB=2DE。
∵AE ED=AD=6,AB=AE,
∴AB=4。
故選B。
从上述例题可见,要想解决圆中的线、角问题,还要善于添加合适的辅助线。常见的辅助线有:连半径、作弦心距、构造直径所对的圆周角、连过切点的半径等。因此,我们如果能熟悉圆中的基本图形,做到心中有图,再结合常见的数学思想方法,那么一定能轻松破解圆中的易错问题。
(作者单位:南京师范大学附属苏州石湖中学)
一、善用圆中弧、角、弦对应关系解决圆中线角关系
例1 如图1,AB为⊙O的直径,C、D为⊙O上两点,若∠BCD=40°,则∠ABD的大小为( )。
A.60° B.50° C.40° D.20°
【解析】很多同学可能因为找不到∠BCD与∠ABD的关系而不能求解。因为图中有“圆周角”,关于圆周角有两个基本图形,因此可以从以下两个方向思考。
解法一(利用同弧所对的圆心角是圆周角的两倍):连接OD,如图2。∵∠DOB和∠BCD分别是弧BD所对的圆心角和圆周角,∴∠DOB=2∠BCD=80°,再由半径相等,所以在等腰△DOB中,∠ABD=50°。故选B。
解法二(利用直径所对的圆周角是直角,同弧所对圆周角相等):连接AD,如图3。∵AB为⊙O的直径,∴∠ADB=90°。∵∠A和∠BCD都是弧BD所对的圆周角,∴∠A=∠BCD=40°,∴∠ABD=90°-40°=50°。故选B。
二、善用多边形边角关系解决圆中线角问题
例2 若正六边形的内切圆半径为2,则其外接圆半径为 。
【解析】本题需理解两个圆与正多边形的关系,如果能将内切圆半径与外接圆半径转化为三角形的线段关系,就能轻松破解。如图4,连接OE,作OM⊥EF于点M,则OE=EF,EM=FM,由正六边形的知识可知,内切圆半径OM=2,∠EOM=30°。在Rt△OEM中,cos∠EOM=[OMOE],∴[32]=[2OE],解得OE=[433],即外接圆半径为[433]。
三、善用切线与过切点的半径垂直解决圆中位置关系
例3 如图5,PA是⊙O的切线,切点为A,PO的延长线交⊙O于点B,若∠P=40°,则∠B的度数为( )。
A.20° B.25° C.40° D.50°
【解析】本题只有利用切线的性质,正确添加辅助线才能解决。如图6,连接OA,可得直角△AOP和等腰△OAB,得∠B=25°。故选B。
四、善用空间想象力解决圆锥问题
例4 如图7,圆锥的底面半径r=6,高h=8,则圆锥的侧面积是( )。
A.15π B.30π C.45π D.60π
【解析】本题易用错圆锥侧面积的公式。因为圆锥的高、母线和底面半径构成直角三角形,故先由r=6,h=8,得母线为10,再得圆锥的侧面积=6×10π=60π。故选D。
例5 如图8,矩形纸片ABCD中,AD=6cm。把它分割成正方形纸片ABFE和矩形纸片EFCD后,分别裁出扇形ABF和半径最大的圆,恰好能作为一个圆锥的底面和侧面,则AB的长为( )。
A.3.5cm B.4cm C.4.5cm D.5cm
【解析】本题需理解圆锥侧面与底面的关系,即侧面展开图的弧长=底面圆的周长。
∵弧长[AF]=[14]?2π?AB,圆的周长为π?DE,
∴[14]?2π?AB=π?DE,AB=2DE。
∵AE ED=AD=6,AB=AE,
∴AB=4。
故選B。
从上述例题可见,要想解决圆中的线、角问题,还要善于添加合适的辅助线。常见的辅助线有:连半径、作弦心距、构造直径所对的圆周角、连过切点的半径等。因此,我们如果能熟悉圆中的基本图形,做到心中有图,再结合常见的数学思想方法,那么一定能轻松破解圆中的易错问题。
(作者单位:南京师范大学附属苏州石湖中学)