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义务教育课程标准实验教科书(人教版)九年级数学上册第112页第16题:如图1,已知⊙O1,⊙O2.,作一个圆,使它与这两个圆都相切.你能作出多少个这样的圆?与同伴交流.(以下简称人教版)
无独有偶,义务教育课程标准实验教科书(北师大版)九年级数学上册第130页第1题:如图2,已知⊙O1,⊙O2,作一个圆,使它与这两个圆都外切.(以下简称北师大版)
显然,北师大版的要简单些,指出与这两个圆都外切,而人教版的只说相切,因而要全面考虑.因为两圆相切,包括外切和内切,因而要分类讨论,并且是三个圆之间的相切关系,这样看来北师大版的题目只是人教版的题目的一种情况.
不妨设所要作的圆为⊙O3,半径为r3,⊙O1,⊙O2的半径分别为r1,r2,现把人教版的各种情况列举如下.
一、⊙O3与⊙O1,⊙O2均外切
如图3,连结O1,O2,交⊙O1于点A,交⊙O2于点B,再以AB为直径做⊙O3,这是大家最容易想到的做法.难道只有这一个符合条件的圆吗?显然不是.由图可知,任意给一条线段r3,只要长度不小于线段AB长度的一半,然后以O1为圆心,r1 r3为半径画弧,再以O2为圆心,r2 r3为半径画弧,两弧相交于点O3,最后以O3为圆心,r3为半径画圆,⊙O3就是符合条件的圆(如图4).由于r3的长度有无数种,以及圆的对称性可知,在连心线的两边对称的有无数个符合条件的圆.
二、⊙O3与⊙O1、⊙O2均内切
如图5,连结O1,O2,交⊙O1于点A,交⊙O2于点B,再以AB为直径做⊙O3.由图可知,任意给一条线段r3只要长度不小于线段AB长度的一半,然后以O1为圆心,r3-r1为半径画弧,再以O2为圆心,r3-r2为半径画弧,两弧相交于点O3,最后以O3为圆心,r3为半径画圆,⊙O3就是符合条件的圆(如图6).由于r3的长度有无数种,以及圆的对称性可知,在连心线的两边对称的有无数个符合条件的圆.
三、⊙O3与⊙O1内切,与⊙O2外切
如图7,连结O1,O2,交⊙O1于点A,交⊙O2于点B,再以AB为直径做⊙O3.由图可知,任意给一条线段r3,只要长度不小于线段AB长度的一半,然后以O1为圆心,r3-r1为半径画弧,再以r2为圆心,r2 r3为半径画弧,两弧相交于点O3,最后以O3为圆心,r3为半径画圆,⊙O3就是符合条件的圆(如图8).由于r3的长度有无数种,以及圆的对称性可知,在连心线的两边对称的有无数个符合条件的圆.
四、⊙O3与⊙O1外切,与⊙r2内切
如图9,连结O1,r2,交⊙O1于点A,交⊙r2于点B,再以AB为直径做⊙O3.由图可知,任意给一条线段r3,只要长度不小于线段AB长度的一半,然后以O1为圆心,r3 r1为半径画弧,再以r2为圆心,r3-r2为半径画弧,两弧相交于点O3,最后以O3为圆心,r3为半径画圆,⊙O3就是符合条件的圆(如图10).由于r3的长度有无数种,以及圆的对称性可知,在连心线的两边对称的有无数个符合条件的圆.
通过前面的分类讨论,你应该清楚究竟有多少个这样的圆了吧:给定r3时,在每种情况下符合条件的圆应该有一个或两个;而当r3不确定时,符合条件的圆的个数有无数个.以上是针对⊙O1,⊙r2外离时三个圆之间的外切和内切关系进行的讨论,如果已知条件中的⊙O1,⊙r2的关系改变,而其他条件不变又会怎样呢?由两圆之间的位置关系可得到以下变式:
变式一:把题目中⊙O1与⊙r2外离变为外切;
变式二:把题目中⊙O1与⊙r2外离变为相交;
变式三:把题目中⊙O1与⊙r2外离变为内切;
变式四:把题目中⊙O1与⊙r2外离变为内含.
有了前面的基础,上述四个变式应该不太难了吧!自己不妨一试.一般规律已掌握,特殊情况便不在话下了,你能很快作出下面的练习吗?
练习题:已知⊙O1与⊙r2外切,半径分别为1和3,那么半径为5且与⊙O1,⊙r2都相切的圆共有().
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
解析:综合前面的讨论可知属于变式一的情况.应选D.
无独有偶,义务教育课程标准实验教科书(北师大版)九年级数学上册第130页第1题:如图2,已知⊙O1,⊙O2,作一个圆,使它与这两个圆都外切.(以下简称北师大版)
显然,北师大版的要简单些,指出与这两个圆都外切,而人教版的只说相切,因而要全面考虑.因为两圆相切,包括外切和内切,因而要分类讨论,并且是三个圆之间的相切关系,这样看来北师大版的题目只是人教版的题目的一种情况.
不妨设所要作的圆为⊙O3,半径为r3,⊙O1,⊙O2的半径分别为r1,r2,现把人教版的各种情况列举如下.
一、⊙O3与⊙O1,⊙O2均外切
如图3,连结O1,O2,交⊙O1于点A,交⊙O2于点B,再以AB为直径做⊙O3,这是大家最容易想到的做法.难道只有这一个符合条件的圆吗?显然不是.由图可知,任意给一条线段r3,只要长度不小于线段AB长度的一半,然后以O1为圆心,r1 r3为半径画弧,再以O2为圆心,r2 r3为半径画弧,两弧相交于点O3,最后以O3为圆心,r3为半径画圆,⊙O3就是符合条件的圆(如图4).由于r3的长度有无数种,以及圆的对称性可知,在连心线的两边对称的有无数个符合条件的圆.
二、⊙O3与⊙O1、⊙O2均内切
如图5,连结O1,O2,交⊙O1于点A,交⊙O2于点B,再以AB为直径做⊙O3.由图可知,任意给一条线段r3只要长度不小于线段AB长度的一半,然后以O1为圆心,r3-r1为半径画弧,再以O2为圆心,r3-r2为半径画弧,两弧相交于点O3,最后以O3为圆心,r3为半径画圆,⊙O3就是符合条件的圆(如图6).由于r3的长度有无数种,以及圆的对称性可知,在连心线的两边对称的有无数个符合条件的圆.
三、⊙O3与⊙O1内切,与⊙O2外切
如图7,连结O1,O2,交⊙O1于点A,交⊙O2于点B,再以AB为直径做⊙O3.由图可知,任意给一条线段r3,只要长度不小于线段AB长度的一半,然后以O1为圆心,r3-r1为半径画弧,再以r2为圆心,r2 r3为半径画弧,两弧相交于点O3,最后以O3为圆心,r3为半径画圆,⊙O3就是符合条件的圆(如图8).由于r3的长度有无数种,以及圆的对称性可知,在连心线的两边对称的有无数个符合条件的圆.
四、⊙O3与⊙O1外切,与⊙r2内切
如图9,连结O1,r2,交⊙O1于点A,交⊙r2于点B,再以AB为直径做⊙O3.由图可知,任意给一条线段r3,只要长度不小于线段AB长度的一半,然后以O1为圆心,r3 r1为半径画弧,再以r2为圆心,r3-r2为半径画弧,两弧相交于点O3,最后以O3为圆心,r3为半径画圆,⊙O3就是符合条件的圆(如图10).由于r3的长度有无数种,以及圆的对称性可知,在连心线的两边对称的有无数个符合条件的圆.
通过前面的分类讨论,你应该清楚究竟有多少个这样的圆了吧:给定r3时,在每种情况下符合条件的圆应该有一个或两个;而当r3不确定时,符合条件的圆的个数有无数个.以上是针对⊙O1,⊙r2外离时三个圆之间的外切和内切关系进行的讨论,如果已知条件中的⊙O1,⊙r2的关系改变,而其他条件不变又会怎样呢?由两圆之间的位置关系可得到以下变式:
变式一:把题目中⊙O1与⊙r2外离变为外切;
变式二:把题目中⊙O1与⊙r2外离变为相交;
变式三:把题目中⊙O1与⊙r2外离变为内切;
变式四:把题目中⊙O1与⊙r2外离变为内含.
有了前面的基础,上述四个变式应该不太难了吧!自己不妨一试.一般规律已掌握,特殊情况便不在话下了,你能很快作出下面的练习吗?
练习题:已知⊙O1与⊙r2外切,半径分别为1和3,那么半径为5且与⊙O1,⊙r2都相切的圆共有().
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
解析:综合前面的讨论可知属于变式一的情况.应选D.