文 曹小龙
文 谢蓓蓓
圆中的考点繁多,它往往综合了直线图形的所有知识、方法及思想。因此,其出错率也相对较高。
例1(2020·江苏南京)如图1,线段AB、BC的垂直平分线l1、l2相交于点O,若∠1=39°,则∠AOC=________°。
【错解】错误度数。
【错因】简单问题复杂化或计算失误。连接AC,想用△AOC的内角和,或欲用“镖形”求解,纠结于求∠A与∠C,或不知∠1=39°有何用,没有思路。
【正解】78。
【剖析】本题方法众多,主要利用线段的垂直平分线的性质、等腰三角形的性质、三角形外角的性质等(如图2、图3),均要由∠1=39°得其补角∠DOE或内对角∠B。但最优解可以用圆的知识快速解决(如图4),由四边形内角和易得∠B=∠1=39°,由点O是垂直平分线交点易得∠AOC实为⊙O中圆周角∠B所对圆心角。
例2(2020·黑龙江鸡西)在半径为的⊙O中,弦AB垂直于弦CD,垂足为P,AB=CD=4,则S△ACP=________。
【错解】答案写不全。
【错因】只画出一种符合题意的示意图,未考虑字母的位置分类,导致漏解。
【正解】或或。
【剖析】本题考查了垂径定理及勾股定理等知识。如图5,作OE⊥AB于E,OF⊥CD于F,连接OD、OB,则=2。在Rt△OBE中,OE=1,同理OF=1,易证四边形OEPF为正方形,PA=PC=1,则S△ACP=。同理,如图6、图7,S△ACP分别为或。若题目中无图,我们则应特别注意对形状、位置等进行分类讨论。
例3(2020·辽宁营口)如图8,△ABC中,∠ACB=90°,BO为△ABC的角平分线,以点O为圆心,OC为半径作⊙O与线段AC交于点D。求证:AB为⊙O的切线。
【错解】连接OH,再证OH⊥AB……
【错因】AB与⊙O的公共点情况是未知的,图中也未标字母,连接OH无据可依。
【正解】证明:如图9,过O作OH⊥AB于H。
∵∠ACB=90°,∴OC⊥BC。
∵BO为△ABC的角平分线,OH⊥AB,
∴OH=OC,即OH为⊙O的半径。
∵OH⊥AB,∴AB为⊙O的切线。
【剖析】圆的切线本质是圆心到直线的距离等于半径。切线的证明主要有两类:有交点可连半径,证垂直;无交点可作垂直,证半径。我们应视具体情况选择,本题属后者。
例4(2020·上海)如图10,△ABC中,AB=AC,⊙O是△ABC的外接圆,BO的延长线交边AC于点D。(1)求证:∠BAC=2∠ABD;(2)当△BCD是等腰三角形时,求∠BCD的大小;(3)当AD=2,CD=3时,求边BC的长。
【错解】(1)连接OA。∵AB=AC,
∴∠BAO=∠CAO……
(2)若BD=BC,则∠BCD=∠BDC=∠ABD+∠BAC=3∠ABD=67.5°;
(3)由(2)得△BCD∽△ACB,则BC2=CD·AC……
【错因】(1)推理过程缺失,逻辑链条断裂;(2)思维定式,被图形的特殊位置限制;(3)沿用不可用的第(2)小题的条件,实为虚假论证。
【正解】(1)证明:如图11,作直径AG交BC于H。
∵AB=AC,∴,
∴∠BAO=∠CAO,AH⊥BC。
∵OA=OB,∴∠ABD=∠BAO,
∴∠BAC=2∠ABD。
(2)解:①若BD=BC,
则∠BCD=∠BDC=∠ABD+∠BAC=3∠ABD,
∵AB=AC,∴∠ABC=∠BCD,
∴∠DBC=2∠ABD。
∵∠DBC+∠BCD+∠BDC=180°,
∴8∠ABD=180°,
∴∠BCD=3∠ABD=67.5°。
②若CD=CB,则∠CBD=∠CDB=3∠ABD,
∴∠BCD=4∠ABD。
∵∠DBC+∠BCD+∠CDB=180°,
∴10∠ABD=180°,
∴∠BCD=4∠ABD=72°。
③若DB=DC,则D与A重合,这种情形不存在。
(3)解:如图12中,作AE∥BC交BD的延长线于E。
设OB=OA=4a,则OH=3a,
∵BH2=AB2-AH2=OB2-OH2,
∴25-49a2=16a2-9a2,
∴BC=2BH=。
【剖析】本题综合考查了垂径定理、等腰三角形的性质、勾股定理、平行线分线段成比例定理等知识点,解题的关键是学会添加适当的辅助线构造基本图,难点是比例转换,利用参数构建方程。