圓的進階模型

2021-02-19 幾何數學

 

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    本文介紹的是圓的進階模型,不同於之前的基礎模型

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圓,十大基礎性質策略

01:圓的第一定義與軌跡


    根據圓的第一定義,該動點軌跡為直線,圓的第一定義即:一中同長

《墨子,經上》中說:圓,一中同長也。清朝陳澧 《東塾讀書記·諸子》解釋道:「《幾何原本》云:『圜之中處一圜心,一圜惟一心,無二心,圜界至中心作直線俱等。』即此所謂『一中同長』也。


當然這題任何圖形為背景都不影響結論:


02:圓的第二定義與軌跡

    第二定義聽過的人就不如第一定義多了,也叫做阿波羅尼斯圓,到兩個定點的距離比為定值(不為1)的點的軌跡是圓。為啥不能比值為1呢?你說呢?比為1是啥?

    為了展示阿氏圓的形成,我用ggb軟體做了如下兩個圓:

    保證兩動圓的半徑比為定值:

    這樣即可形成阿氏圓,縮小一點看到的會更全!

    當然,如果半徑比值為1,結果不言而喻:

    也可以在另一邊形成阿氏圓:

    阿氏圓相似有著密不可分的關係,所以我們會在相似模型中再進行更加詳細的介紹。

03:圓的第三種生成方式

    除了以上的兩種定義,圓還有很多種產生的方式:如

    當然我們初中階段只需要了解其特殊情況,即:


證明略:

04:四點共圓

    四點共圓,是許多教科書上沒有明確點破,但是在應用上非常廣泛的一個做題技巧,當然雖然沒有明確點破,但是還是能在書上看到些許的影子,四點共圓可大致分為兩類:

 1、同側等角:

    同線段的同側等角頂點和線段兩段點共圓,其實這就是書上圓周角定理的逆命題啊!這個結論也叫定弦定角,應用頗多

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2018河南22題,破解手拉手,定弦定角軌跡

定底定角,線段長問題,斜大於直,軌跡思想


2、異側互補角

同側角相等共圓,異側角互補共圓:

    這個結論可以看做,圓內接四邊形性質的逆命題

05:圓中平分線


06:圓與等腰

07:弦切角定理

    這也是一個教科書上少有提及的定理,但是考圓的時候還總考!


因為圓周角的靈活性,可以放在特殊位置證明:

(圓周角的靈活性往往也是解決圓中問題的核心)

也可以用相似證明,介於有的教材相似在圓後面

08:圓內角和圓外角


    這兩個概念都是相對於圓周角產生的!


外角定理易證得結論,而且還有意外收穫如下:


弧的度數的概念:用弧表示角(弧角一體)

 在這補充,在圓中因為圓心角與弧的一一對應性,我們可以用弧表示圓心角(弧度制)(即用弧的長度表示角的大小),也可以用圓心角表示弧(下圖用法)(即用角的度數表示弧的長短(同圓中),比如半圓就是180度,四分之一圓就是90度)

09:米勒問題

顯然是一個叫「米勒」的先提出的


解決這個問題就是應用08中的圓周角圓外角的大小關係:

做切圓,則其他角都為圓外角,只有切點處為圓周角。

10:古堡朝拜問題

又是傳說?

本問題初中無法一般性解決,但是其結論可證明

遵循等角原理,即如下角相等是取最小值:

證明等角原理的正確性:

引用了將軍飲馬結論

11:圓冪定理

    這也是和圓中相似密切相關的,也就是反八字形(蝴蝶相似),反A型相似,子母相似,飛鏢型相似的結論有關。


E為平面任意一點,過E做直線與圓相交:

E為內點:

又稱為相交弦定理

E為外點:

此時稱為割線定理

EB相切:

此時稱為切割線定理

12:折弦定理

本定理可以看做是垂徑定理的一種引申

    垂徑定理的諸多結論(知二推三)中有一條是,過弧中點向對應弦做垂線,交點即為該弦的中點。即:弧中點+垂直=弦中點。折弦定理即將這一性質引申到折弦上!



通過三種方法展現截長補短的魅力

方法1:


方法2:

方法3:

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