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1. 正确认识分类问题中的诱发因素,进行正确的分类解答.体会引起分类讨论原因的多样性.
2. 正确的分类必须是周全的,既不重复、也不遗漏.掌握分类的方法,领会其实质.
二、 精讲点拨
例1AB、AC与⊙O相切于点B、C,∠A=50°,点P是圆上异于B、C的一动点,求∠BPC的度数.
分析异于B、C的动点P可能在优弧或劣弧上
解连结OB、OC有∠BOC=130°,
如图1,当点P在优弧BC上时,∠BPC=65°,
如图2,当点P在劣弧BC上时,∠BPC=130°.
点评此题没有给出图形,需要自己作图,作图过程中会发现动点P的位置不确定.
例2已知相交两圆的半径分别为5cm和4cm,它们的公共弦长为6cm,求这两圆的圆心距.
分析两不等圆相交时,应分两圆圆心在公共弦的同侧和异侧两种情况讨论.
解设⊙O1的半径为r1=5cm,⊙O2的半径r2=4cm.
(1) 如图1,当圆心O1、O2在公共弦的异侧时,
易得O1D==4.
O2D==
O1O2=O1D+O2D=4+(cm)
(2) 如图2,当圆心O1、O2在公共弦AB的同侧时,
同理可求 O1O2=O1D-O2D=4-(cm)
点评除了两圆相切包含内切和外切,两半径不等的圆相交时也有两种情况,这种图形位置的不确定是很值得注意的.
例3如图,已知在等腰△ABC中,∠A=∠B=30°,过点C作CD⊥AC交AB于点D.若过A、D、C三点的圆的半径为,则线段BC上是否存在一点P,使得以P、D、B为顶点的三角形与△BCO相似,若存在,求出DP的長;若不存在,请说明理由.
分析题中“以P、D、B为顶点的三角形与△BCO相似”表明两个三角形还没有确定对应关系,这正是解决此题的突破口.
解∵∠BCD=∠ACB-∠ACD=120°-90°=30°,
∴∠BCD=∠B,即DB=DC.
∵在Rt△ACD中,DC=AD=
∴ BD=,
① 过点D作DP1∥OC,则△P1DB∽△COB,有=,
∵ BO=BD+OD=2, ∴ P1D=×OC=×=.
② 过点D作DP2⊥AB,则△BDP2∽△BCO,有=.
BC==3, ∴P2D=×OC=×=1
点评此题是在圆中解三角形相似问题,需构造不同的相似情形,再综合运用圆的相关知识解决问题.
例4如图,点A、B在直线MN上,AB的长为11厘米,⊙A、⊙B的半径均为1厘米,⊙A以每秒2厘米的速度沿直线MN自左向右运动,与此同时,⊙B的半径也不断增长,其半径r (厘米)与时间t(秒)之间的关系为r=1+t(t≥0).
(1) 试写出点A、B之间的距离d(厘米)与时间t(秒)之间的函数关系式.
(2) 点A出发后多少秒两圆相切?
分析(1) 随着点A运动,A、B之间的距离d先逐渐变小致0,再由0逐渐变大,因此需根据点A相对于点B的位置展开讨论;
(2) 既要考虑内切和外切,还要注意是左切还是右切.
解(1)当0≤t≤5.5时,函数关系式为d=11-2t;当t>5.5时,函数关系为d=2t-11;
(2)①由题意可得,当两圆第一次外切时有11-2t=1+1+t,t=3;②当两圆第一次内切,时有11-2t=1+t-1,t=;③当两圆第二次内切时有2t-11=1+t-1,t=11;④当两圆第二次外切时有2t-11=1+t+1,t=13;综上,点A出发后3秒、秒、11秒、13秒两圆相切.
点评1. 此题由于⊙A的运动以及⊙B半径的变化导致两圆相切的情形非常丰富,既有位置(⊙A)不定,又有形状(⊙B)不定,实属一道好题,要解决好此题,需要我们细致耐心.
2.此题还可进一步延伸为相向运动的两个等圆或不等圆相切的情形,如:
①点A、B在直线MN上,AB=11厘米,⊙A、⊙B的半径均为1厘米,两圆同时以每秒2厘米的速度相向而行,问点A出发多少秒时两圆相切?
②点A、B在直线MN上,AB=11厘米,⊙A、⊙B的半径分别为3厘米、1厘米,两圆同时以每秒2厘米的速度相向而行,问点A出发多少秒时两圆相切?
以上两题可供读者思考.
解决分类讨论型问题的四个步骤:(1)确定分类对象、(2)进行合理分类、(3)逐类讨论,分级进行、(4)归纳并作出结论.当然,要将分类讨论的思想得到真正的广泛的应用,体现其应有的思想价值,还需同学们不断总结和积累.
三、 矫正反馈
1. 若⊙O1、⊙O2的半径分别为1和3,且两圆外切,则平面上半径为4且与⊙O1、⊙O2都相切的圆有()
A. 2个 B. 3个
C. 4个 D. 5个
2.已知∠AOB=30°,C是射线0B上的一点,且OC=4.若以C为圆心,r为半径的圆与射线OA只有一个公共点,则r的取值范围是.
3.已知△ABC内接于⊙O,且∠OBC=35°,求∠A的度数.
4. 已知⊙O1和⊙O2相内切,圆心距d为1cm,⊙O2半径r2为4cm,求⊙O1的半径r1.
5. 在平面直角坐标系中,直线l:y=-2x-8分别与x轴、y轴相交于A、B两点,点P(0,k)是y轴负半轴上一个动点,以P为圆心,3为半径作⊙P.问:当k为何值时,以⊙P与直线l的两个交点和圆心P为顶点的三角形是正三角形?
参考答案
1. D
2. r=2或r>4
3.解:(1)当点A和圆心O在BC的同侧时,
∵∠OBC=35°, ∴∠BOC=110° ,
∴∠BAC=55° ;(2)当点A和圆心O在BC的异侧时, ∠BAC=180°-55°=125° ,
∴∠A的度数是55°或125°
4.解:(1)当⊙O2是大圆时,则r1=r2-d=4-1=3cm;(2)当⊙O2是小圆时,则r1=r2+d=4+1=5cm,∴⊙O1的半径r1为3cm或5cm.
5. 解:设⊙P与直线l交于C、D两点,连结PC、PD.(1)当圆心P在线段OB上时,作PE⊥CD于点E.∵ △PCD为正三角形,PD=3,∴DE=CD=,PE=.易证△AOB∽△PEB,∴=,可求得PB=,∴P(0,-8),∴k=-8;
(2) 当圆心P在线段OB延长线上时,同理可得P(0,--8),∴k=--8. ∴当k=-8或k=--8时,以⊙P与直线l的两个交点和圆心P为顶点的三角形是正三角形.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
1. 正确认识分类问题中的诱发因素,进行正确的分类解答.体会引起分类讨论原因的多样性.
2. 正确的分类必须是周全的,既不重复、也不遗漏.掌握分类的方法,领会其实质.
二、 精讲点拨
例1AB、AC与⊙O相切于点B、C,∠A=50°,点P是圆上异于B、C的一动点,求∠BPC的度数.
分析异于B、C的动点P可能在优弧或劣弧上
解连结OB、OC有∠BOC=130°,
如图1,当点P在优弧BC上时,∠BPC=65°,
如图2,当点P在劣弧BC上时,∠BPC=130°.
点评此题没有给出图形,需要自己作图,作图过程中会发现动点P的位置不确定.
例2已知相交两圆的半径分别为5cm和4cm,它们的公共弦长为6cm,求这两圆的圆心距.
分析两不等圆相交时,应分两圆圆心在公共弦的同侧和异侧两种情况讨论.
解设⊙O1的半径为r1=5cm,⊙O2的半径r2=4cm.
(1) 如图1,当圆心O1、O2在公共弦的异侧时,
易得O1D==4.
O2D==
O1O2=O1D+O2D=4+(cm)
(2) 如图2,当圆心O1、O2在公共弦AB的同侧时,
同理可求 O1O2=O1D-O2D=4-(cm)
点评除了两圆相切包含内切和外切,两半径不等的圆相交时也有两种情况,这种图形位置的不确定是很值得注意的.
例3如图,已知在等腰△ABC中,∠A=∠B=30°,过点C作CD⊥AC交AB于点D.若过A、D、C三点的圆的半径为,则线段BC上是否存在一点P,使得以P、D、B为顶点的三角形与△BCO相似,若存在,求出DP的長;若不存在,请说明理由.
分析题中“以P、D、B为顶点的三角形与△BCO相似”表明两个三角形还没有确定对应关系,这正是解决此题的突破口.
解∵∠BCD=∠ACB-∠ACD=120°-90°=30°,
∴∠BCD=∠B,即DB=DC.
∵在Rt△ACD中,DC=AD=
∴ BD=,
① 过点D作DP1∥OC,则△P1DB∽△COB,有=,
∵ BO=BD+OD=2, ∴ P1D=×OC=×=.
② 过点D作DP2⊥AB,则△BDP2∽△BCO,有=.
BC==3, ∴P2D=×OC=×=1
点评此题是在圆中解三角形相似问题,需构造不同的相似情形,再综合运用圆的相关知识解决问题.
例4如图,点A、B在直线MN上,AB的长为11厘米,⊙A、⊙B的半径均为1厘米,⊙A以每秒2厘米的速度沿直线MN自左向右运动,与此同时,⊙B的半径也不断增长,其半径r (厘米)与时间t(秒)之间的关系为r=1+t(t≥0).
(1) 试写出点A、B之间的距离d(厘米)与时间t(秒)之间的函数关系式.
(2) 点A出发后多少秒两圆相切?
分析(1) 随着点A运动,A、B之间的距离d先逐渐变小致0,再由0逐渐变大,因此需根据点A相对于点B的位置展开讨论;
(2) 既要考虑内切和外切,还要注意是左切还是右切.
解(1)当0≤t≤5.5时,函数关系式为d=11-2t;当t>5.5时,函数关系为d=2t-11;
(2)①由题意可得,当两圆第一次外切时有11-2t=1+1+t,t=3;②当两圆第一次内切,时有11-2t=1+t-1,t=;③当两圆第二次内切时有2t-11=1+t-1,t=11;④当两圆第二次外切时有2t-11=1+t+1,t=13;综上,点A出发后3秒、秒、11秒、13秒两圆相切.
点评1. 此题由于⊙A的运动以及⊙B半径的变化导致两圆相切的情形非常丰富,既有位置(⊙A)不定,又有形状(⊙B)不定,实属一道好题,要解决好此题,需要我们细致耐心.
2.此题还可进一步延伸为相向运动的两个等圆或不等圆相切的情形,如:
①点A、B在直线MN上,AB=11厘米,⊙A、⊙B的半径均为1厘米,两圆同时以每秒2厘米的速度相向而行,问点A出发多少秒时两圆相切?
②点A、B在直线MN上,AB=11厘米,⊙A、⊙B的半径分别为3厘米、1厘米,两圆同时以每秒2厘米的速度相向而行,问点A出发多少秒时两圆相切?
以上两题可供读者思考.
解决分类讨论型问题的四个步骤:(1)确定分类对象、(2)进行合理分类、(3)逐类讨论,分级进行、(4)归纳并作出结论.当然,要将分类讨论的思想得到真正的广泛的应用,体现其应有的思想价值,还需同学们不断总结和积累.
三、 矫正反馈
1. 若⊙O1、⊙O2的半径分别为1和3,且两圆外切,则平面上半径为4且与⊙O1、⊙O2都相切的圆有()
A. 2个 B. 3个
C. 4个 D. 5个
2.已知∠AOB=30°,C是射线0B上的一点,且OC=4.若以C为圆心,r为半径的圆与射线OA只有一个公共点,则r的取值范围是.
3.已知△ABC内接于⊙O,且∠OBC=35°,求∠A的度数.
4. 已知⊙O1和⊙O2相内切,圆心距d为1cm,⊙O2半径r2为4cm,求⊙O1的半径r1.
5. 在平面直角坐标系中,直线l:y=-2x-8分别与x轴、y轴相交于A、B两点,点P(0,k)是y轴负半轴上一个动点,以P为圆心,3为半径作⊙P.问:当k为何值时,以⊙P与直线l的两个交点和圆心P为顶点的三角形是正三角形?
参考答案
1. D
2. r=2或r>4
3.解:(1)当点A和圆心O在BC的同侧时,
∵∠OBC=35°, ∴∠BOC=110° ,
∴∠BAC=55° ;(2)当点A和圆心O在BC的异侧时, ∠BAC=180°-55°=125° ,
∴∠A的度数是55°或125°
4.解:(1)当⊙O2是大圆时,则r1=r2-d=4-1=3cm;(2)当⊙O2是小圆时,则r1=r2+d=4+1=5cm,∴⊙O1的半径r1为3cm或5cm.
5. 解:设⊙P与直线l交于C、D两点,连结PC、PD.(1)当圆心P在线段OB上时,作PE⊥CD于点E.∵ △PCD为正三角形,PD=3,∴DE=CD=,PE=.易证△AOB∽△PEB,∴=,可求得PB=,∴P(0,-8),∴k=-8;
(2) 当圆心P在线段OB延长线上时,同理可得P(0,--8),∴k=--8. ∴当k=-8或k=--8时,以⊙P与直线l的两个交点和圆心P为顶点的三角形是正三角形.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文