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尺规作图是指只用不带刻度的直尺和圆规通过有限次操作,完成画图的一种作图方法。尺规作图不一定要写作图步骤,但必须保留作图痕迹。从各省市的中考题来看,尺规作图题在选择题、填空题和解答题中都有呈现,内容比较丰富,虽然难度不大,但仍需引起大家的重视。
例1(2018·北京)下面是小东设计的“过直线外一点作这条直线的平行线”的尺规作图过程。
已知:如图1,直线l及直线l外一点P。求作:直线PQ,使得PQ∥l。
1在直线l上取一点A,作射线PA,以点A为圆心,AP长为半径画弧,交PA的延长线于点B;
2在直线l上取一点C(不与点A重合),作射线BC,以点C为圆心,CB长为半径画弧,交BC的延长线于点Q;
3作直线PQ。所以直线PQ就是所求作的直线。
根据小东设计的尺规作图过程,
(1)使用直尺和圆规,补全图形;(保留作图痕迹)
(2)完成下面的证明。
证明:∵AB=,CB=,
∴PQ∥(l)(填推理的依据)。
【分析】(1)根据题目要求作出图(包含作一条线段等于已知线段)。
(2)利用三角形中位线定理证明即可。
解:(1)补全的图形如图3所示:
(2)证明:∵AB=AP,CB=CQ,
∴PQ∥(l三角形中位线定理)。
【点评】本题考查作图、平行线的判定和性质等知识,解题的关键是能按照要求作出图形,并能灵活运用所学知识解决问题。
例2(2018·江苏南京)如图4,在△ABC中,用直尺和圆规作AB、AC的垂直平分线,分别交AB、AC于点D、E,连接DE。若BC=10cm,则DE=cm。
【分析】直接利用线段垂直平分线的性质得出DE是△ABC的中位线,从而得出答案。
解:∵用直尺和圆规作AB、AC的垂直平分线,
∴D为AB的中点,E为AC的中点,
∴DE是△ABC的中位线,
∴DE=12BC=5。
故答案为5。
例3(2019·江苏宿迁)在Rt△ABC中,∠C=90°。
(1)如图5,点O在斜边AB上,以点O为圆心,OB长为半径的圆交AB于点D,交BC于点E,与边AC相切于点F。求证:∠1=∠2。
(2)在图6中作⊙M,使它满足以下条件:
1圆心在边AB上;2经过点B;3与边AC相切。(尺规作图,只保留作图痕迹,不要求写出作法)
【分析】(1)连接OF,可证得OF∥BC,结合平行线的性质和圆的性质可求得∠1=∠OFB=∠2,可得出结论。
(2)由(1)可知切点是∠ABC的角平分線和AC的交点,圆心在BF的垂直平分线上,由此即可作出⊙M。
(1)证明:如图7,连接OF。
∵AC是⊙O的切线,∴OF⊥AC,
∵∠C=90°,∴OF∥BC,
∴∠1=∠OFB,
∵OF=OB,
∴∠OFB=∠2,∴∠1=∠2。
(2)如图8所示⊙M为所求。作法如下:
1作∠ABC的平分线交AC于点F;
2作BF的垂直平分线交AB于M,以M为圆心,MB为半径作圆,⊙M即为所求。
证明:∵M在BF的垂直平分线上,∴MF=MB,∴∠MBF=∠MFB,又∵BF平分∠ABC,∴∠MBF=∠CBF,∴∠CBF=∠MFB,∴MF∥BC,
∵∠C=90°,∴FM⊥AC,
∴⊙M与边AC相切。
【点评】本题主要考查圆和切线的性质、基本作图的综合应用。掌握连接圆心和切点的半径与切线垂直是解题的关键。
例4(2018·湖北宜昌)尺规作图:经过已知直线外一点作这条直线的垂线,下列作图中正确的是()。
【分析】掌握过直线外一点向直线作垂线的方法即可。
解:已知,直线AB和AB外一点C,如图9。求作:AB的垂线,使它经过点C。
作法:(1)任意取一点K,使K和C在AB的两旁;
(2)以C为圆心,CK的长为半径作弧,交AB于点D和E;
(3)分别以D和E为圆心,大于12DE的长为半径作弧,两弧交于点F;(4)作直线CF。
直线CF就是所求的垂线。故选B。
【点评】此题主要考查了过直线外一点作直线的垂线,熟练掌握基本作图方法及原理是解决问题的关键。
(作者单位:江苏省南京市鼓楼实验中学)
例1(2018·北京)下面是小东设计的“过直线外一点作这条直线的平行线”的尺规作图过程。
已知:如图1,直线l及直线l外一点P。求作:直线PQ,使得PQ∥l。
1在直线l上取一点A,作射线PA,以点A为圆心,AP长为半径画弧,交PA的延长线于点B;
2在直线l上取一点C(不与点A重合),作射线BC,以点C为圆心,CB长为半径画弧,交BC的延长线于点Q;
3作直线PQ。所以直线PQ就是所求作的直线。
根据小东设计的尺规作图过程,
(1)使用直尺和圆规,补全图形;(保留作图痕迹)
(2)完成下面的证明。
证明:∵AB=,CB=,
∴PQ∥(l)(填推理的依据)。
【分析】(1)根据题目要求作出图(包含作一条线段等于已知线段)。
(2)利用三角形中位线定理证明即可。
解:(1)补全的图形如图3所示:
(2)证明:∵AB=AP,CB=CQ,
∴PQ∥(l三角形中位线定理)。
【点评】本题考查作图、平行线的判定和性质等知识,解题的关键是能按照要求作出图形,并能灵活运用所学知识解决问题。
例2(2018·江苏南京)如图4,在△ABC中,用直尺和圆规作AB、AC的垂直平分线,分别交AB、AC于点D、E,连接DE。若BC=10cm,则DE=cm。
【分析】直接利用线段垂直平分线的性质得出DE是△ABC的中位线,从而得出答案。
解:∵用直尺和圆规作AB、AC的垂直平分线,
∴D为AB的中点,E为AC的中点,
∴DE是△ABC的中位线,
∴DE=12BC=5。
故答案为5。
例3(2019·江苏宿迁)在Rt△ABC中,∠C=90°。
(1)如图5,点O在斜边AB上,以点O为圆心,OB长为半径的圆交AB于点D,交BC于点E,与边AC相切于点F。求证:∠1=∠2。
(2)在图6中作⊙M,使它满足以下条件:
1圆心在边AB上;2经过点B;3与边AC相切。(尺规作图,只保留作图痕迹,不要求写出作法)
【分析】(1)连接OF,可证得OF∥BC,结合平行线的性质和圆的性质可求得∠1=∠OFB=∠2,可得出结论。
(2)由(1)可知切点是∠ABC的角平分線和AC的交点,圆心在BF的垂直平分线上,由此即可作出⊙M。
(1)证明:如图7,连接OF。
∵AC是⊙O的切线,∴OF⊥AC,
∵∠C=90°,∴OF∥BC,
∴∠1=∠OFB,
∵OF=OB,
∴∠OFB=∠2,∴∠1=∠2。
(2)如图8所示⊙M为所求。作法如下:
1作∠ABC的平分线交AC于点F;
2作BF的垂直平分线交AB于M,以M为圆心,MB为半径作圆,⊙M即为所求。
证明:∵M在BF的垂直平分线上,∴MF=MB,∴∠MBF=∠MFB,又∵BF平分∠ABC,∴∠MBF=∠CBF,∴∠CBF=∠MFB,∴MF∥BC,
∵∠C=90°,∴FM⊥AC,
∴⊙M与边AC相切。
【点评】本题主要考查圆和切线的性质、基本作图的综合应用。掌握连接圆心和切点的半径与切线垂直是解题的关键。
例4(2018·湖北宜昌)尺规作图:经过已知直线外一点作这条直线的垂线,下列作图中正确的是()。
【分析】掌握过直线外一点向直线作垂线的方法即可。
解:已知,直线AB和AB外一点C,如图9。求作:AB的垂线,使它经过点C。
作法:(1)任意取一点K,使K和C在AB的两旁;
(2)以C为圆心,CK的长为半径作弧,交AB于点D和E;
(3)分别以D和E为圆心,大于12DE的长为半径作弧,两弧交于点F;(4)作直线CF。
直线CF就是所求的垂线。故选B。
【点评】此题主要考查了过直线外一点作直线的垂线,熟练掌握基本作图方法及原理是解决问题的关键。
(作者单位:江苏省南京市鼓楼实验中学)