师:前几节课我们复习了多边形的知识,从这节课开始复习圆的知识。圆的研究思路和多边形相似,先研究圆的定义,再研究与圆有关的性质、位置关系,最后解决与圆有关的计算问题。这节课主要复习圆的概念和基本性质。
先来回顾圆的概念,在一个平面内,线段绕它固定的一个端点旋转一周,另一个端点所形成的图形叫做圆。点动成线,所以圆指的是圆周而非圆面。怎么确定一个圆呢?圆心确定圆的位置,半径确定圆的大小,半径相等的两个圆就是等圆。圆还可定义为到定点的距离等于定长的所有点的集合。如图,因为OA = OB = OC = OD,所以A、B、C、D四个点在以点O为圆心,OA为半径的圆上,这就是把点的位置关系转化为数量关系来刻画,体现了数形结合思想。我国墨子最早对圆作出定义:“圆,一中同长”,即同圆或等圆的半径相等。
接下来回顾圆的相关概念。圆和直线型最大的不同在于加入了弧的内容。弧是圆上任意两点间的部分,如图,弧ACB是优弧,AB是劣弧。要注意,等弧不是长度相等的弧,而是指同圆或等圆中能够完全重合的弧。圆里还有一些主要线段,弦是连接圆上任意两点的线段,一条弦对着两条弧,如图,弦AB对着优弧ACB和劣弧AB。圆中最长的弦是直径,如直径AD。了解了和圆有关的线段,再来看看和圆有关的角。
圆心角是顶点在圆心的角,如图,∠AOB就是圆心角。圆周角是顶点在圆上并且两边都与圆相交的角,如图,∠ACB就是圆周角。这里的圆心角∠AOB和圆周角∠ACB都是弧AB所对的角。以上就是圆的基本概念,来看这道例题。如图,AB是圆O的直径,∠AOE = 57°,CE交圆O于点D,且CD = OB,求∠C的度数。题目中,∠AOE是△OCE的外角,它等于∠C与∠E的和,但题目没直接告诉我们∠E的度数,所以不能直接求出∠C。那么我们可以通过寻找∠E和∠C的关系,利用∠AOE是△OCE的外角来建立方程求解。
如何找到∠E和∠C的关系呢?从已知条件入手,题目告知CD = OB,OB是圆的半径,所以CD不仅等于OB,还等于OE。半径是突破口,连接OD。因为CD = OB,所以CD = OD,这时图中出现两个等腰三角形△OCD和等腰三角形△OED。因为CD = OD,所以∠C = ∠DOC;又因为EO = DO,所以∠E = ∠ODE,而∠ODE恰好是△OCD的外角,所以∠ODE = ∠C + ∠DOC = 2∠C,这样就找到了∠E和∠C的关系。因为∠AOE = 57°,所以∠AOE = ∠E + ∠C = 3∠C = 57°,那么∠C = 19°。通过这道题可知,在解决圆的有关问题时,常借助同圆或等圆半径相等这一隐含条件得到边或角的相等关系,连接半径是常用辅助线之一。
了解圆的概念后,来看圆的有关性质。同学们想想圆具有什么性质?对,它具有轴对称性,任何一条直径所在的直线都是圆的对称轴。由此学习了垂径定理:垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧。这个定理已知直径和直径垂直于弦两个条件,得到平分弦、平分弦所对的优弧和劣弧三个结论。如果把垂直于弦和平分弦两个条件互换,就得到垂径定理的推论:平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧。这里要注意被平分的弦不能是直径。垂径定理及其推论不仅建立了直径、弧、弦之间的关系,还是证明线段相等、垂直关系的重要依据,同时为圆的计算和作图提供方法和依据。
圆还有什么性质呢?圆是中心对称图形,对称中心是圆心。和一般的中心对称图形不同,圆绕圆心旋转任意角度所得到的图形与原图形重合,这就是圆的旋转对称性。由此得到弦、弧、圆心角之间的关系。那为什么两个圆心角相等,但它们所对的弧和弦却不等呢?这里要注意弧、弦、圆心角之间的关系成立的前提条件是在同圆或等圆中,弧、弦、圆心角之间的关系是论证同圆或等圆中弧相等、角相等、线段相等的主要依据。
关于圆周角也有一个重要定理——圆周角定理:一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半。同学们还记得当时怎么证明圆周角定理的吗?对,我们把它分成三种情况证明,用到分类思想,其中第一种情况是特殊情况,后面两种情况都转化为第一种情况证明。在从一般化为特殊的过程中,能体会到划归思想。圆周角定理建立了圆周角和圆心角之间的联系,联系它们的纽带就是所对的同一条弧。所以遇到圆中角有关问题,要特别关注它们所对的弧。圆周角和圆心角建立关系,圆心角又和弧、弦有关系,这样圆周角就和弧、弦也联系上了。
再来看圆周角定理的推论:同弧或等弧所对的圆周角相等,同圆中相等的圆周角所对的弧也相等。这个推论建立了圆周角和弧之间的联系,这样就可以在线段和角之间、曲线和直线之间互相转化。圆周角定理还有一些推论:半圆或直径所对的圆周角是直角,90度的圆周角所对的弦是直径。这个推论说明了圆周角和直径之间的关系。圆周角定理还能推出圆内接四边形的对角互补。以上就是圆的基本性质,来看例题。
