数学青岛版3.4 直线与圆的位置关系图片ppt课件
展开(1) 我们过去曾学习过点与圆的位置关系.回忆一下,在平面内一个点 P与⊙O的位置关系有几种?如果已知⊙O的半径为r,通过怎样的数量关系可以确定点P与⊙O的位置关系?
(2) 在纸上画直线l与m,使m⊥l,垂足为点P. 取一张圆形的明纸片记圆心为O. 将⊙O放在纸上,使点O落在直线m上,沿m平移⊙O(图3-36)在平移过程中,观察直线l与⊙O的公共点的个数,你有什么发现?
我发现,直线l与圆的公共点的个数与⊙O与直线l的位置有关,可以有两个,可以只有一个,也可以没有公共点.
当直线l与⊙O有两个公共点时(图3-36①),叫做直线l与⊙O相交. 直线l叫做⊙O的割线,两个公共点叫做交点.
当直线l与⊙O有唯一的公共点时 (图3-36②),叫做直线l与⊙O 相切. 直线l叫做⊙O的切线,唯一的公共点叫做切点.
当直线l与⊙O没有公共点时 (图3-36③),叫做直线l与⊙O相离.
(3) 如图3-36,设⊙O的半径为r,圆心O到直线1的距离 OP为d,在平移⊙O的过程中,当直线l与⊙O相交时,d与r有怎样的大小关系?当直线l与⊙O相切或相离时呢?反过来,你能根据r与d的大小关系,判定⊙O与l的位置关系吗?
当直线l与⊙O相交时,d<r;反之,当d<r 时,直线l与⊙O相交. 当直线l与⊙O相切时, ________;反之,当d=r 时,直线l与⊙O________. 当直线l与⊙O相离时,_______;反之,当d>r时,直线l与⊙O________.
在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=3 cm,BC=4cm. 以点C为圆心,r为半径画圆. 当r分别取下列各值时,斜边AB 所在的直线与⊙C具有怎样的位置关系? (1) r=2 cm; (2) r=2.4 cm; (3) r=3cm .
即圆心C到AB的距离 d = 2.4 cm. (1) 当r = 2cm时,d > r,直线AB与OC相离; (2)当r= 2.4 cm时,d=r,直线AB与OC相切; (3)当r=3 cm时,d < r,直线AB与OC相交.
1. 已知⊙O的半径为5 cm,点P在直线l上,若 OP=5 cm, 则直线l与⊙O有怎样的位置关系?画图说明.
2. 已知等腰直角三角形的直角边长为2 cm,以直角顶点 为圆心,以r为半径画圆.当r在什么范围内取值时,所 画的圆与斜边相交?
(1) 过⊙O的半径OA的外端点A作与半径OA垂直的直线l(图3-38),你发现直线l与⊙O有怎样的位置关系?为什么?
因为圆心O到直线l的距离等于⊙O的半径,所以直线l与⊙O相切.
切线的判定定理 过半径的外端并且垂直于半径的直线是圆的切线.
(2) 利用上面的定理,过⊙O 上任意一点,你会用三角尺画⊙O的切线吗?试一试
设P是⊙O上的任意一点,将三角尺的直角顶点与P点重合,一条直角边过圆心 O,再沿另外一条直角边画直线,该直线便是⊙O的经过点P的切线.
如图3-39,以△ABC的边AB 为直径作⊙O,如果⊙O经过AC的中点D,然后过D作DE⊥BC,垂足为点E. DE是⊙O的切线吗?说明理由.
解:DE是⊙O的切线. 理由如下:连接OD. ∵AB是⊙O的直径, ∴ AO=OB.又∵AD=DC, ∴ OD是△ABC的中位线
从而OD//BC∵ DE⊥BC,∴ DE⊥OD,∴ DE是⊙O的切线.
连接OD后,把证明DE与⊙O相切转化为证明 DE⊥OD了.
在例2中,你还能由已知探索出哪些结论?说明你的理由,并与同学交流.
已知⊙O和圆上一点 P,你会用尺规过点 P作⊙O的切线吗?说出你的作法和作图的道理.
作法:连接 OP,过点 P作OP 的垂线l. 直线 l 就是所求作的切线. 作图的道理:过半径的外端并且垂直于半径的直线是圆的切线.
1. 如图,直线AB经过⊙O上的点 C, 并且OA=OB,CA= CB. AB是 ⊙O的切线吗?为什么?
解:AB 是⊙O的切线.
2. 如图,△ABC是⊙O的内接三角形, AB为⊙O的直径,∠CAE=∠B. AE 与⊙O相切吗?为什么?
你能说出切线的判定定理的逆命题吗?这个逆命题是真命题还是假命题?如果是真命题,你能给出证明吗?
逆命题是“圆的切线垂直于经过切点的半径”.
不好直接证明,用反证法能行吗?
已知:如图3-40,直线l与O相切于点A.求证:OA⊥l.
证明:如图3-40,假设l与半径 OA不垂直. 过点O作OB⊥直线l,垂足为点B. 在l上取BA′= BA,且使B点在A与A′之间,连接OA'于是OB垂直平分AA′,OA=OA′. ∵点A是切点,OA是⊙O的半径, ∴ OA′也是⊙O的半径.
这就是说,直线l与⊙O有两个公共点,即l与⊙O相交,这与已知条件“直线l与⊙O相切于点A”矛盾,所以 OA⊥l.
切线的性质定理 圆的切线垂直于经过切点的半径.
A,B,C是⊙O上的三点,经过点A,点B分别作⊙O的切线,两切线相交于点P,如果∠P =42°,求∠ACB的度数.
在解决有关圆的切线问题时,常常需要作出过切点的半径.因为切点 A,B把⊙O分成了一条优弧和一条劣弧,所以本题应分两种情况讨论.
1. 如图,△ABC 内接于⊙O,AB 为 直径,直线 BE切⊙O于点 B. 求证:∠A=∠CBE .
2. 如图,AB是⊙O的弦,A的延长线交过点B的⊙O的切 线于C,如果∠A=20°,求∠C的度数.
过圆上一点能画且只能画一条圆的切线,过圆外一点能画圆的几条切线?
(1) 在透明纸上画出O,在O 上取一点 A过点A 画出⊙O的切线,在过点A的切线上任取一点 P(图3-43).
(2) 把你画出的图形沿直线 PO 对折,你发现点A关于PO的对称点 B在⊙O上吗?由此你能发现哪些结论?与同学交流.
点A关于PO的对称点B在⊙O上.连接PB,则PB与⊙O相切,点B是切点,由于PA与PB关于PO成轴对称,可以发现经过圆外一点可以画圆的两条切线PA,PB,并且PA=PB.
(3) 能证明你的结论是正确的吗?
如图 3-43,已知P是⊙O外一点,PA是⊙O的切线. 过切点A作 PO的重线,垂足为点 C,交⊙O于点B,连接PB,OA,OB (图3-44 ).
∵ OA=OB,OP⊥AB,∴ ∠AOP=∠BOP.∵ OP=OP,∴ △OPA≌ △OPB (SAS).∵ ∠OAP=90°,∴ ∠OBP=∠OAP=90°.∴ PB是⊙O的切线,且PA = PB.
这就是说,经过圆外一点可以画圆的两条切线,这点与其中一个切点之间的线段的长,叫做这点到圆的切线长.
* 切线长定理 过圆外一点所画的圆的两条切线长相等.
如图3-45,P为⊙O外一点,PA,PB是⊙O的两条切线,A,B是切点,BC是⊙O的直径. (1) 求证:AC//OP;
证明:连接OA,AB,AB交PO于点D.
∵PA,PB分别切O于A,B两点. ∴ OA=OB,PA=PB,OP =OP,△AOP≌△BOP ∴ ∠OPA=∠OPB,OP平分∠APB. ∴ PD⊥AB,∠PDA=90°又∵BC是⊙O的直径, ∴∠CAB=90° ∴AC // OP.
如图 3-46①,是一个用来测量球形物体直径的V型架,图3-46②是它抽象出的几何图形,其中PA与PB 是经过圆外一点 P的⊙O的两条切线,切点分别是A,B. ∠P =60°,如果一个乒乓球放入V型架上,量得 PA=4.5 cm,怎样求出乒乓球的直径(精确到0.1cm)?
1. 如图,P是⊙O外一点,PA,PB是⊙O的两条切线,A,B为切点,OP交⊙O于点C,PA=4cm,PC=2 cm.求∠APB的大小.
解:如图所示,连接 OA,OB.
∵PA,PB 分别切⊙O于点A,B两点,∴OA⊥AP,OB⊥BP,OA=OB,PA=PB,OP=OP,∴△AOP≌△BOP,∴∠OPA=∠OPB.设⊙O的半径为x cm,则 OP=(x+2)2cm.
2.如图,在直角坐标系中,OM与x轴,y轴分别相切于点A,B,已知点 B的坐标为(0,3),求点M的坐标及点M到弦AB的距离.
解:如图所示,连接 MB,MA,过点 M作MN⊥AB 于点N· ∵⊙M与轴y轴分别相切于点 A,B, ∴ ∠MBO=∠MAO=90°.
1. 如图,⊙A的半径为2,点A (a,0) 在x轴上移动. (1)当⊙A与y轴相离时,a的取值范围是_____________; (2)当⊙A与y轴相切时,a的取值是___________; (3)当OA与y轴相交时,a的取值范围是_____________.
3. 如图,△ABC为等腰三角形,O是底边BC的中点, ⊙O与AB相切于点D. ⊙O与AC相切吗?说明理由.
理由如下:如图所示, 连接 OD,过点 O作OE⊥AC 于点E.∵△ABC 为等腰三角形,∴∠B=∠C.
解: ⊙O与 AC 相切.
又∵O是BC 的中点, ∴BO=CO· ∵⊙O与AB相切于点D. ∴OD⊥AB.又∵OE⊥AC, ∴ ∠BDO=∠CEO=90°, ∴ △BOD≌△COE, ∴OD=OE. ∴⊙O与AC 相切.
5. 如图, ⊙O的半径OC= 5cm,直线l⊥OC,垂足为点 H,且l交⊙O于A,B两点AB = 8cm. 将直线l向下平移 多少时,l能与⊙O相切?
解:如图所示,连接 OB. ∵ l ⊥ OC, ∴ AH = BH. ∵ AB = 8 cm,
6. 如图,AB是⊙O的弦,OC ⊥OA交AB于点C,过点B的直线交OC的延长线于点E. 当CE = BE时,直线BE与⊙O有怎样的位置关系? 并说明你的理由.
解:直线 BE与⊙O相切.
理由如下:如图所示,连接 OB. ∵CE=BE, ∴∠EBC=∠ECB.
∵∠A+∠ACO=90°,∠ACO=∠ECB,∴∠A+∠EBC=90°,∴ OA=OB,∴∠A=∠ABO,∴∠OBE=∠ABO+∠EBC=90°,∴ BE与⊙O相切.
7. 如图,AB为⊙O的直径,AD与⊙O相交,∠BAD的平分线交⊙O于点C,经过点C的切线交AD于点E. CE与AD垂直吗? 说明理由.
如图所示,连接 OC.∵CE与⊙O相切,∴OC⊥EC.
∵ OC=OA,∴∠BAC=∠ACO.∵AC平分∠BAD,∴∠DAC=∠BAC,∴∠DAC=∠ACO,∴ AD//OC,∴ CE⊥AD.
解:∵PA与PB是⊙O的切线, ∴PA=PB. ∴ DA,DC是⊙O的切线, ∴DA=DC.
同理,EC=EB.∵△PDE 的周长为12,∴PD+DC+CE+PE=12.∴PD+DA+EB+PE=12, 即 PA+PB=12,∴ PA=6.
9. 如图,AB是⊙O的直径,AC为⊙O的切线,BC交⊙O于点P,点Q是AC的中点. 求证:PQ是⊙O的切线.
证明:如图所示,连接 OP,AP. ∵AB 是⊙O的直径, ∴∠APB=90°,∠APC=90°.
∵Q是AC 的中点,∴AQ=PQ,∴∠APQ=∠PAQ.∵OA=OP,∴∠OPA=∠OAP.∵AC是⊙O的切线,∴∠BAC=90°,
∴∠OAP+∠PAQ=90°,∴∠OPA+∠APQ=90°,∴∠OPQ=90°,∴PQ是⊙O的切线.
10. 如图,可以用刻度尺和一个锐角为 30°的三角尺测量计算圆形工件的直径,你能说明其中的道理吗?如果测得AB=5cm,那么圆形工件的直径是多少?
解:如图,由刻度尺可知AB 的长度,连接 OA,OB,OC.
∵BA,BC与⊙O相切, ∴BA=BC.又∵BO=BO,AO=CO, ∴△ABO≌△CBO(SSS), ∴∠ABO=∠CBO. ∵∠DBE=60°, ∴∠ABD = 120°,
11. 如图,PC是⊙O的切线,C是切点,PO交⊙O于点A, 过点A的切线交PC干点D,CD∶DP = 1∶2,AD = 2cm.求⊙O的半径.
解:如图所示,连接 OC. ∵DC,DA 是⊙O的切线. ∴OC⊥PC,AD⊥OA,CD=AD, ∴∠DAP=∠OCP=90°.
12. 如图,以Rt△ABC的直角边AC为直径作⊙O,交斜边AB于点D,DE切⊙O于点D,交BC于点E. 已知BC=10,求DE的长.
解:如图所示,连接 CD. ∵AC 是⊙O的直径, ∴∠ADC = 90°,
∴∠BDC = 90°.∵CE ⊥ AC,∴CE是⊙O的切线
∵ED是⊙O的切线,∴EC=ED,∴∠ECD=∠EDC.∵∠ECD+∠B=90°, ∠EDC+∠EDB=90°,∴∠B=∠EDB,∴ED=EB,
13. 如图,CD是⊙O的直径,直线AE切⊙O于点B,DC的延长线交AB于点A,∠A = 20°.请根据题设,写出两个你认为正确的结论,并加以证明,
14. 如图,有一张紧靠墙角 (成直角 )放置的圆桌,有一把长度略小于圆的直径的刻度尺,你能用这把刻度尺测量计算这张圆桌的直径吗? 请设计两种不同的方案,并说明方案的可行性.
解:方法一:测量 AB 的长度,则圆桌的直径是 2AB. 如图(1)所示,连接 OC,OB. ∵AC,AB 是⊙O的切线, ∴OC⊥AC,OB⊥AB, ∴∠ABO=∠ACO=90°. ∵∠A=90°,OC=OB, ∴四边形 ABOC 是正方形, ∴OC=AB, ∴圆桌的直径为 2OC=2AB.
15. 如图,在Rt△ABC中,∠C = 90°. (1) 利用尺规按下列要求作图,并在图中标注相应字母(不写作法,保留作图痕迹 ); ①作△ABC的外接圆,圆心为 O; ②以线段AC为一边,在AC的右侧作等边三角形ACD; ③ 连接BD,交O于点E,连接AE.
(2) 在你作的图中,若AB=4,BC = 2. ① 判断AD与⊙O的位置关系,并证明你的结论;
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