与圆相关的经典模型
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本文介绍的是圆的进阶模型,不同于之前的基础模型
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01:圆的第一定义与轨迹
根据圆的第一定义,该动点轨迹为直线,圆的第一定义即:一中同长
《墨子,经上》中说:圆,一中同长也。清朝陈澧 《东塾读书记·诸子》解释道:“《几何原本》云:‘圜之中处一圜心,一圜惟一心,无二心,圜界至中心作直线俱等。’即此所谓‘一中同长’也。
当然这题任何图形为背景都不影响结论:
02:圆的第二定义与轨迹
第二定义听过的人就不如第一定义多了,也叫做阿波罗尼斯圆,到两个定点的距离比为定值(不为1)的点的轨迹是圆。为啥不能比值为1呢?你说呢?比为1是啥?
为了展示阿氏圆的形成,我用ggb软件做了如下两个动圆:
保证两动圆的半径比为定值:
这样即可形成阿氏圆,缩小一点看到的会更全!
当然,如果半径比值为1,结果不言而喻:
也可以在另一边形成阿氏圆:
阿氏圆与相似有着密不可分的关系,所以我们会在相似模型中再进行更加详细的介绍。
03:圆的第三种生成方式
除了以上的两种定义,圆还有很多种产生的方式:如
当然我们初中阶段只需要了解其特殊情况,即:
证明略:
04:四点共圆
四点共圆,是许多教科书上没有明确点破,但是在应用上非常广泛的一个做题技巧,当然虽然没有明确点破,但是还是能在书上看到些许的影子,四点共圆可大致分为两类:
1、同侧等角:
同线段的同侧等角顶点和线段两段点共圆,其实这就是书上圆周角定理的逆命题啊!这个结论也叫定弦定角,应用颇多
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2、异侧互补角
同侧角相等共圆,异侧角互补共圆:
这个结论可以看做,圆内接四边形性质的逆命题。
05:圆中平分线
06:圆与等腰
07:弦切角定理
这也是一个教科书上少有提及的定理,但是考圆的时候还总考!
因为圆周角的灵活性,可以放在特殊位置证明:
(圆周角的灵活性往往也是解决圆中问题的核心)
也可以用相似证明,介于有的教材相似在圆后面
08:圆内角和圆外角
这两个概念都是相对于圆周角产生的!
由外角定理易证得结论,而且还有意外收获如下:
弧的度数的概念:用弧表示角(弧角一体)
在这补充,在圆中因为圆心角与弧的一一对应性,我们可以用弧表示圆心角(弧度制)(即用弧的长度表示角的大小),也可以用圆心角表示弧(下图用法)(即用角的度数表示弧的长短(同圆中),比如半圆就是180度,四分之一圆就是90度)
09:米勒问题
显然是一个叫“米勒”的先提出的
解决这个问题就是应用08中的圆周角与圆外角的大小关系:
做切圆,则其他角都为圆外角,只有切点处为圆周角。
10:古堡朝拜问题
又是传说?
本问题初中无法一般性解决,但是其结论可证明
遵循等角原理,即如下角相等是取最小值:
证明等角原理的正确性:
引用了将军饮马结论
11:圆幂定理
这也是和圆中相似密切相关的,也就是反八字形(蝴蝶相似),反A型相似,子母相似,飞镖型相似的结论有关。
E为平面任意一点,过E做直线与圆相交:
E为内点:
又称为相交弦定理
E为外点:
此时称为割线定理
EB相切:
此时称为切割线定理
12:折弦定理
本定理可以看做是垂径定理的一种引申
垂径定理的诸多结论(知二推三)中有一条是,过弧中点向对应弦做垂线,交点即为该弦的中点。即:弧中点+垂直=弦中点。折弦定理即将这一性质引申到折弦上!
通过三种方法展现截长补短的魅力
方法1:
方法2:
方法3: