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高中数学第二讲2.1《圆周角定理》(选修4-1)

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课程内容

《圆周角定理》
我们已经掌握了圆的一些知识,知道了圆的结构特点,学习了与圆相关的一些概念,并且也研究过圆的弦、圆心角、圆周角、切角等性质,本讲奖在此基础上,进一步学习圆的知识,特别是要证明一些反映圆与直线关系的重要定理。
一、圆周的定理
我们知道,圆心角和圆周角是与圆相关的两个重要的角,它们之间有没有内在联系呢?
探究:在圆O中作一个顶点为A的周角∠BAC,连续OB、OC,得圆心角∠BOC的度数,它们之间有什么关系?改变圆周角的大小,这种关系会改变吗?
可以发现,无论圆周角的大小怎样改变,都有∠BAC=1/2∠BOC。
一般地,我们有:
圆周角定理 圆上一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半。
已知:如图2-1,在圆O中,弧BC所对的圆周角和圆心角分别是∠BAC、∠BOC。求证:∠BAC=1/2∠BOC。
分析:从图2-1一时难以发现证明思路,在圆中,圆心和直径是两个最重要的几何元素,利用直径,先考察一个特殊位置,即圆周角的一边是直径,如图2-1(1),圆周角∠BAC是等腰三角形AOC的底角,圆心角∠BOC是等腰三角形AOC的外角,利用“三角形外角等于不相邻两内角的和”以及等腰三角形的性质,可以得到结论成立。
以直径为分界线,可以得到另外两类圆周角及相关的圆心角,如图2-2(2)、(3)所示,只要能钭它们化归为(1)的情形,问题就解决。
证明:分三种情况讨论
(1)如图2-2(1),圆心O在∠BAC的一条边上,因为OA=OC。
所以∠C=∠BAC。
因为∠BOC=∠BAC+∠C,
所以∠BAC=1/2∠BOC。
(2)如图2-2(1),圆心O在BAC的内部。
作直径AD,利用(1)的结果,有∠BAD=1/2∠BOD,
∠DAC=1/2∠BOC。
所以∠BAD+∠DAC=1/2(∠BOD+DOC)
即∠BAC=1/2∠BOC
(3)如图2-3(3),圆心O在∠BAC的外部,作直径AD,利用(1)的结果,有∠BAD=1/2∠BOD,∠DAC=1/2∠DOC。
则∠DAC-∠DAB=1/2(∠DOC-∠DOB),
即∠BAC=1/2∠BOC。
我们知道,一个周角是360°,把圆周角分成360份,每一份叫做1°的弧,由此,n°的圆心角所对的弧是n°的弧;反之,n°的弧所对的圆心角的度数n°,从而有:
圆心角定理:圆心角的度数等于它所对弧的度数。
在同圆或等圆中,相等的弧所对的圆心角相等,因此由圆周角定理可以直接得到:
推论1 同弧或等弧所对的圆心角相等;同圆等等圆中,相等的圆周角所对的弧也相等。
推论2 半圆(或直径)所对的圆周角是直角;90°的圆周角气结的弦是直径。
例1 如图2-3,AD是△ABC的高,AF是△ABCr外接圆直径,求证:AB.AC=AE.AD
证明:连接BE
因为∠ADC=∠ABE=90°,
∠C=∠E,
所以△ADE∽△ABE,
则AC/AE=AD/AB,即AB.AC=AE.AD。
例2 如图2-4,AB与CD将于圆内一点P,求证:弧AD的度数与弧ACr度数和的一半等于∠APD的度数。
分析,由于∠APD即不是圆心角,也不是圆周角,为此我们需要构造一个与它相等的圆心角或圆周角,以便利用定理。
证明:如图2-4,过点C用CE∥AB交圆于E,则有∠APD=∠C。因为弧AE=弧BC,(为什么?)
弧DAE=弧DA+弧AE=弧AD+弧DC。
又因为∠C的度数等于弧DAE的度数的一半。
∠APD的度数等于弧AD与弧BC的度数和的一半。

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荣老师

男,中教高级职称

对高中数学的基本概念和整体知识结构有清晰地把握,从高考的高度分析讲解各大知识板块。

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