趙平
【摘要】切線可以看作是圓的特殊弦,這樣我們研究一些定理、解決一些問題便會(huì)輕松簡潔起來.
【關(guān)鍵詞】圓的特殊弦;圓的切線;兩個(gè)定理達(dá)成一致
我們熟知圓的特殊弦是直徑,筆者研究發(fā)現(xiàn),事實(shí)上切線也可以看成是圓的一條特殊弦,有了這條特殊弦之后,可以使不同的定理達(dá)成一致.
1認(rèn)識(shí)特殊弦
如圖1,AB是⊙O的弦,我們把AB向下方平移,隨著平移則點(diǎn)A,B之間的距離逐漸縮小,當(dāng)A,B之間的距離縮小到0時(shí),AB變成了⊙O的切線,如圖2,此時(shí)切點(diǎn)事實(shí)上是弦的兩個(gè)端點(diǎn)重合了,即圖2中的切點(diǎn)不但是點(diǎn)A同時(shí)也是點(diǎn)B.
2運(yùn)用特殊弦使垂徑定理的推論與切線的性質(zhì)定理得到統(tǒng)一
垂徑定理的推論平分弦(不是直徑)的直徑垂直于弦,如圖3,D是弦AB的中點(diǎn),則OD⊥AB,當(dāng)弦AB向下平移成為圓的切線時(shí)如圖4,顯然點(diǎn)A,D,B均重合于。點(diǎn),所以連接OD,即為OA,如圖4,則OA⊥AM,這即為切線的性質(zhì)定理,圓的切線垂直于過切點(diǎn)的半徑.
3運(yùn)用特殊弦使圓內(nèi)接四邊形的性質(zhì)和弦切角定理得到統(tǒng)一
圓內(nèi)接四邊形的性質(zhì)圓內(nèi)接四邊形的一個(gè)外角等于它的內(nèi)對角,如圖5,有∠MCD=∠A,我們把圖5中的弦BC向下平移,使其成為圓的切線,如圖6,此時(shí)點(diǎn)B,C重合,仍然有∠MCD=∠A,即弦切角定理,弦切角等于所夾弧所對的圓周角.事實(shí)上在圖5中,∠A為弧BCD所對的圓周角,而在圖6中仍然為弧BCD所對的圓周角,雖然角的大小發(fā)生了改變,但是∠MCD=∠A這一關(guān)系沒有改變,即圓內(nèi)接四邊形的性質(zhì)和弦切角定理達(dá)到了高度統(tǒng)一.
4運(yùn)用特殊弦使垂徑定理的推論得到推廣
5使一類問題得到統(tǒng)一
例1如圖9,⊙O1與⊙O2相交于點(diǎn)A,B,過點(diǎn)A,B的兩直線分別與⊙O1,⊙O2相交點(diǎn)C,E,D,F(xiàn),則CE∥DF.
方法1由圓內(nèi)接四邊形的性質(zhì)得
∠DAB=∠E,∠DAB+∠F=180°,
即∠E+∠F=180°
所以CE∥DF.
我們把直線CD,EF繞點(diǎn)A,B旋轉(zhuǎn),使得弦DF逐漸縮短為一點(diǎn)D(F),如圖10,此時(shí)我們過點(diǎn)D作⊙O2的切線DM,如圖10,仍然有CE∥DM.
方法2根據(jù)弦切角定理有∠MDA=∠ABD,根據(jù)圓內(nèi)接四邊形的性質(zhì)有∠ABD=∠C,
所以∠MDA=∠C,
所以CE∥DM.
例2(1)如圖11,⊙O1與⊙O2相內(nèi)切于點(diǎn)A,大圓的弦BC與小圓相切于點(diǎn)D,連接AB,AD,AC分別交小圓于點(diǎn)E,F(xiàn).求證:∠BAD=∠CAD.
解如圖11,作兩圓的公切線AM,連接DE,則∠MAE=∠ADE=∠C,由BC與小圓相切于點(diǎn)D得∠ADC=∠AED,
所以△AED∽△ADC,
所以∠BAD=∠CAD.
(2)當(dāng)BC向小圓的方向移動(dòng),由相切變?yōu)橄嘟粫r(shí),如圖12,交點(diǎn)分別為D1,D2,則此時(shí)仍然有∠BAD1=∠CAD2.
解作兩圓的公切線AM,連接D,E,則∠MAE=∠AD1E=∠C,由四邊形AED1D2是小圓的內(nèi)接四邊形得∠AD2C=∠AED1,
所以△AED1∽△AD2C,
所以∠BAD1=∠CAD2.