文 曹 阳
初中阶段的许多几何问题虽然看似与圆无关,但是若能结合题目的已知条件,找出与圆有关联的条件,借助隐圆或辅助圆,看透问题的本质,就能运用圆的性质予以解决。
例1如图1,在四边形ABCD中,DC∥AB,BC=1,AB=AC=AD=2,则BD的长为________。
【解析】如图2,因为AB=AC=AD=2,所以B、C、D在以点A为圆心,AB长为半径的圆上。延长BA交⊙A于点E,连接DE。由DC∥AB得DE=BC=1,再根据“直径所对的圆周角是直角”,所以在Rt△BDE中,由勾股定理得BD=。
例2如图3,菱形ABCD的边长为6,∠B=120°,点E在BC上,CE=2,F是线段AD上一点。将四边形BEFA沿直线EF折叠,B的对应点为B′,当DB′的长度最小时,DF的长为________。
【解析】如图4,由折叠可得EB′=EB,所以点B′在以点E为圆心,EB长为半径的圆上。当D、B′、E三点共线时(如图5),DB′的长度最小,此时易证DF=DE。过点D作DH⊥BC,垂足为H。由菱形的性质可以求出∠C=60°,DC=6。先在Rt△DHC中,求出DH=,CH=3,再在Rt△DHE中,由勾股定理得DE=,所以DF=。
【点评】根据圆的定义,我们首先观察出几个点到同一个点的距离相等,那么这里隐藏了一个圆;接着我们以这个定点为圆心,以这个距离为半径画出这个隐藏的圆,借助隐圆就可以快速求出角度或线段长度。
例3(2019·江苏南京)在△ABC中,AB=4,∠C=60°,∠A>∠B,则BC的长的取值范围是________。
【解析】如图6,作△ABC的外接圆,当∠BAC=90°时,BC最长,为该外接圆的直径,求得此时;当∠BAC=∠ABC时,△ABC是等边三角形,此时BC=4;由已知条件∠BAC>∠ABC,可得BC的长的取值范围是4<BC≤。
【点评】本题考查了三角形的三边关系、直角三角形的性质、等边三角形的性质,作出△ABC的外接圆进行推理计算是解题的关键。几何最值问题探索性强、难度较大,其中有一类与隐圆有关的最值问题,越来越受到命题者的青睐,解决这类题较为有效的方式是追踪动点的生成过程,研究其运动轨迹。因为此题中AB=4(定边),∠C=60°(定角),所以点C的运动轨迹就是以AB为弦,定角为圆周角的弧。