圆与圆位置关系中常见辅助线的作法
圆与圆位置关系是几何的一个重要内容,也是中的难点,本文介绍圆与圆的位置关系中常见的五种辅助线的作法。
1. 作相交两圆的公共弦
利用圆内接四边形的性质或公共圆周角,沟通两圆的角的关系。
例1. 如图1,⊙O1和⊙O2相交于A、B两点,过A、B分别作直线CD、EF,且CD//EF,与两圆相交于C、D、E、F。求证:CE=DF。
图1
分析:CE和DF分别是⊙O1和⊙O2的两条弦,难以直接证明它们相等,但通过连结AB,则可得圆内接四边形ABEC和ABFD,利用圆内接四边形的性质,则易证明。
证明:连结AB
因为
又
所以
即CE//DF
又CD//EF
所以四边形CEFD为平行四边形
即CE=DF
2. 作两相交圆的连心线
利用过交点的半径、公共弦、圆心距构造直角三角形,解决有关的计算问题。
例2. ⊙O1和⊙O2相交于A、B两点 初三,两圆的半径分别为和,公共弦长为12。求的度数。
图2
分析:公共弦AB可位于圆心O1、O2同侧或异侧,要求的度数,可利用角的和或差来求解。
解:当AB位于O1、O2异侧时,如图2。
连结O1、O2,交AB于C,则。分别在和中,利用锐角三角函数可求得
故
当AB位于O1、O2同侧时,如图3
图3
则
综上可知或
3. 两圆相切,作过切点的公切线
利用弦切角定理沟通两圆中角的关系
例3. 如图4,⊙O1和⊙O2外切于点P,A是⊙O1上的一点,直线AC切⊙O2于C,交⊙O1于B,直线AP交⊙O2于D。求证PC平分。
图4
分析:要证PC平分,即证
而的边分布在两个圆中,难以直接证明。
若过P作两圆的公切线PT,与AC交于T
易知
由弦切角定理,得
又是的一个外角
所以
又
从而有
即PC平分
4. 两圆相切,作连心线
利用连心线经过切点的性质,解决有关计算问题。
例4. 如图5,⊙O1与半径为4的⊙O2内切于点A,⊙O1经过圆心O2,作⊙O2的直径BC,交⊙O1于点D,EF为过点A的公切线,若,求的度数。
图5
分析:是弦切角,要求其度数,需将其转化为圆周角或圆心角,因此连结O1O2、O1A,则O1O2必过点A,且O2A为⊙O1的直径,易知。
连结DA,则
于是
又为锐角
所以
从而有
5. 过小圆圆心作大圆半径的垂线
有关公切线问题常过小圆的圆心作大圆半径的垂线,构造直角三角形。
例5. 如图6,⊙O1与⊙O2外切于点O,两外公切线PCD和PBA切⊙O1、⊙O2于点C、D、B、A,且其夹角为,,求两圆的半径。
图6
分析:如图6,连结O1O2、O1A、O2B,过点O2作,构造,下面很容易求出结果。
请同学们自己给出解答。
(答案:两圆的半径分别为3和1)
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