段云
【摘要】圆是最简单的图形,也是一个特殊的平面曲线图形.在初中数学教学当中,学习圆的种种特殊性质和解题方法尤为重要.在试卷中关于“圆”的试题占分比率不低,以及在应用题中需要以圆做辅助线减小解题难度.圆有许多特殊性质可以帮助学生解决数学问题.例如,在三角形、正多边形、求取点的个数的问题中能够将特别复杂的问题简单化.所以“圆”是初中数学教学的重要教学内容.
【关键词】辅助圆;弦;直径;弧;简化问题;做辅助线;中心对称;垂径定理
一、圆的基本定义
圆的定义:圆是一种比较特殊的几何图形,指的是在一个平面当中存在的点,这些点都遵从一个特性,它们到一个定点的距离都相等.而满足条件的这些点的集合就称为圆.这个给定的点称为圆的圆心,到这个定点的距离就称为圆的半径.在教学当中,用来作图的工具是圆规.(圆规的设计也正好说明了圆的性质,一个确定的圆心和一段确定的半径就能画出一个圆).圆是一条闭合的曲线,曲线以内为圆的内部,曲线以外为圆的外部.圆之间的内切指的就是两个圆在圆的内部相切,圆之间的外切指的就是两个圆在圆的外部相切.这条闭合曲线称为圆周,圆周的长度称为圆的周长.
二、与圆相关的一些其他参数
1.弦:连接已知圆上任意两点的线段.一个圆可以由无数条弦组成,过圆心的弦就是圆的直径.
2.直径:通过圆心的弦就是直径.直径的两个端点都在圆周上,用d表示.直径所在的直线是圆的对称轴.因为对于一个圆来说,其直径是唯一大小的.所以直径是决定圆的大小的单位.
3.弧:圆上任意两點之间的距离.(将一个圆以任意圆上的两点截断可得到两段曲线,这两条曲线就是弧).弧分为劣弧和优弧.小于半径的弧称为劣弧,通常用圆上的两个点来表示,如AB.大于半径的弧称为优弧,通常用圆上的三个点来表示,如ACB.
三、圆的对称
关于圆的对称有一个重要的定理——垂径定理.圆的重要性质需要通过垂径定理来推敲,圆的对称性也是证明弧相等、线段相等以及垂直关系的重要依据.在进行作图、做圆辅助线以及圆的计算都涉及圆的对称.因此,这部分内容是圆教学的重点和难点.
1.圆的轴对称性及垂径定理.垂径定理指的是圆的直径和弦,以及弦所对的弧之间的对应关系,如弦所对的弧之间的垂直或平分,是解决圆内的弧、角、线段的关系以及垂直关系的定理.
例如,“已知四边形ABCD是⊙O的内接梯形,AB∥CD,AB=8,CD=6,圆O的半径是5,则梯形的面积是?”想要求梯形面积就必须知道以下条件:上底、下底、高.求高则成了这道题的难点.由于已知半径,做一条垂直于底边的垂直平分辅助线,由辅助线做出两个三角形,由勾股定理求出未知直角边,两直角边之和就是梯形的高.由梯形面积公式可得梯形面积为49.
2.圆的中心对称性.圆是中心对称图形.中心对称图形是指一个图形本身成中心对称.圆的对称中心点是圆心.圆上所有点都是关于它的对称中心的对应点.而对应点都在这个图形上.如果将中心对称的两个圆看成一个图形,那么这个由两个圆组成的图形就是中心对称图形.
四、圆周角定理
圆周角指的是顶点在圆周上,并且两边为圆的两条弦的角.即圆周角的顶点在圆上,而它的两边为圆的两条弦.圆周角定理:在同圆或等圆中,同弧或等弧所对的圆周角都等于这条弧所对的圆心角的一半.在圆周角的有关证明题、计算题当中,如果能从圆心角与圆周角的关系来思考,一般都可以快捷地找到解题思路,从而使问题在短时间内得到解答.
例如,“在一个圆当中,已知一条圆心角为60度的弦,请画出另外一条与其平行且长度为其二分之一弦.”解题思路:“想要画出一条与已知弦平行且长度为其二分之一的一条弦,只需要画一条圆心角为30度的且与其平行的弦即可.”
五、辅助圆的应用
1.画辅助圆求三角形的度数.求三角形的度数的一般方法为在公共点做一个顶点,然后再画出三角形的外接圆.从而建立三角形与辅助圆之间的相应关系,从而解决问题.例如,“在一个不规则三角形中做出一个等腰三角形.”解题思路:“只需取三角形任意顶点为圆心以一条临边为半径画圆,该圆与三角形另一边的交点则与其相等,从而得到等腰三角形.”
2.画辅助圆求线段的长度.此方法较为简单,只需遵循在同一圆内任一半径都相等的原则.
3.画辅助圆求正多边形的面积.正多边形的面积是一个难点,如果在其外面画辅助圆,然后通过画三角形建立圆与多边形之间的关系,即可简化问题难度.
六、结语
圆是最基础的平面图形,在初中最常见的数学问题中都有涉及.当我们遇到用常规思维方式不能解决的问题时,不妨利用画辅助圆的方式将问题简单化,仔细思考圆的各种特殊定义和性质,即可将抽象题目直观化,进而解决我们遇到的各种复杂问题.
【参考文献】
[1]赵守文.催生点·激发点·活化点——透过大赛综观“圆周角”教学[J].黑龙江教育(中学),2011(22):67-70.
[2]李龙海.说说圆周角[J].初中生辅导,2014(36):25-28.