圆的概念 公式及推导(完整版)
余年寄山水
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2021年01月30日 17:45
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.
〖圆的定义〗
几何说:
平面上到定点的距离等于定长的所有点组成的图形叫做圆。
定点称为
圆心,定 长称为半径。
轨迹说:
平面上一动点以一定点为中心,
一定长为距离运动一周的轨迹称为圆
周,简称圆。
集合说:到定点的距离等于定长的点的集合叫做圆。
〖圆的相关量〗
圆周率:
圆周长度与圆的 直径长度的比叫做圆周率,
值是
3.149323846…
,
通
常用
π
表示,计算中常取
3.1416
为它的近似值。
圆弧和弦:
圆上任意两点间的部分叫做圆弧,
简称弧。
大于半圆的弧称为优弧,
小于半圆的弧称为劣弧。
连接圆上任意两点的线段叫做弦。
经 过圆心的弦叫做直
径。
圆心角和圆周角:
顶点在圆心上的角叫做圆心角。
顶点在圆周上,
且它的两边
分别与圆有另一个交点的角 叫做圆周角。
内心和外心:
过三角形的三个顶点的 圆叫做三角形的外接圆,
其圆心叫做三角
形的外心。
和三角形三边都相切的圆叫做这个 三角形的内切圆,
其圆心称为内心。
扇形:
在圆上,
由两条半径和一段弧围成的图形叫做扇形。
圆锥侧面展开图是
一个扇形。这 个扇形的半径成为圆锥的母线。
〖圆和圆的相关量字母表示方法〗
圆
—
⊙
半径
—
r
弧
—
⌒
直径
—
d
扇形弧长/圆锥母线
—
l
周长
—
C
面积
—
S
〖圆和其他图形的位置关系〗
圆和点的 位置关系:以点
P
与圆
O
的为例(设
P
是一点,则
PO
是点到圆心
的距离),
P
在⊙
O
外,
PO>
r
;
P
在⊙
O
上,
PO
=
r
;
P
在⊙
O
内,
PO
<
r
。< br>
直线与圆有
3
种位置关系:
无公共 点为相离;
有两个公共点为相交;
圆与直线
有唯一公共点为相切,
这条直线叫 做圆的切线,
这个唯一的公共点叫做切点。
以
直线
AB
与圆
O
为例(设
OP
⊥
AB
于
P
,则
PO是
AB
到圆心的距离):
AB
与
⊙
O
相离,< br>PO
>
r
;
AB
与⊙
O
相切,
PO
=
r
;
AB
与⊙
O
相交,
PO
<
r
。
'.
.
两圆之间有
5
种位置关系:
无公共点的,
一圆在另一圆之 外叫外离,
在之内叫
内含;有唯一公共点的,一圆在另一圆之外叫外切,在之内叫内切;有两个 公共
点的叫相交。
两圆圆心之间的距离叫做圆心距。
两圆的半径分别为
R和
r
,
且
R≥r
,
圆心距为
P
:外离
P
>
R+r
;外切
P=R+r
;相交
R-r
<
P
<
R+r
;内切
P=R-r
;内
含
P
<
R-r
。
【圆的平面几何性质和定理】
〖有关圆的基本性质与定理〗
圆的确定:不在同一直线上的三个点确定一个圆。
圆的对称性质:
圆是轴对称图形,
其对称轴是任意一条过圆心的直线。
圆也是
中心对称图形,其对称中心是圆心。
垂径定理:垂直于弦的 直径平分这条弦,并且平分弦所对的弧。逆定理:平分
弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对 的弧。
〖有关圆周角和圆心角的性质和定理〗
在同圆或等圆中,如果两个圆心角,两个圆周角,两条弧,两条弦中有一组量
相等, 那么他们所对应的其余各组量都分别相等。
一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半。
直径所对的圆周角是直角。
90
度的圆周角所对的弦是直径。
〖有关外接圆和内切圆的性质和定理〗
一个三角形有唯一确定的外接圆和内切圆。
外接圆圆心是三角形各边垂直平分
线的交点,
到三角形三个顶点距离相等;
内切圆的圆心是三角形各内角平分线的
交点,到三角形三边距离 相等。
〖有关切线的性质和定理〗
< br>圆的切线垂直于过切点的直径;
经过直径的一端,
并且垂直于这条直径的直线,
是这个圆的切线。
切线判定定理:经过半径外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线。
切线的性质:(
1
)经过切点垂直于这条半径的直线是圆的切线。(
2
)经过
切点垂直于切线的直线必经过圆心。(
3
)圆的切线垂直于经过切 点的半径。
'.
.
切线的长定理:从圆外一点到圆的两条切线的长相等。
〖有关圆的计算公式〗
1.
圆的周长
C=2πr=πd
2.
圆的面积
S=πr²
3.
扇形弧长
l=nπr/180
4.
扇形面积
S=nπr²/360=rl/2
5.
圆锥侧面积
S=πrl
弦切角定义
顶点在圆上,一边和圆相交,另
图示
一边和圆相切的角叫做
弦切角
。
如右图所示,
直线
PT
切圆
O
于点
C
,
B C
、
AC
为圆
O
的弦,
则有∠
PCA=
∠
PBC(
∠
PCA
为弦切角)
。
弦切角定理
弦切角定理:
弦切角的度数等于它所夹的弧的圆心角的度数的一半
. (
弦切角就是
切线
与弦所夹的角)
弦切角定理证明:
证明一:设圆心为
O< br>,连接
OC
,
OB,
连接
BA
并延长交直线
T
于点
P
。
∵∠
TCB=90-
∠
OCB
∵∠
BOC=180-2
∠
OCB
'.
.
此图证明的是弦切角∠
TCB
∴
,
∠
BOC=2
∠
TCA
(定理:弦切角的度数等于它所夹的弧的圆心角的度数的一半)
∵∠
BOC=2
∠
CAB
(圆心角等于圆周角的两倍)
∴∠
TCA=
∠
CAB
(定理:弦 切角的度数等于它所夹的弧的圆周角)
证明已知:
AC
是⊙
O
的弦,
AB
是⊙
O
的切线,
A
为切点,弧是弦切角∠
BAC
所夹的弧
.
求证:
(弦切角定理)
证明:分三种情况:
(
1
)
圆心
O
在∠
BAC
的一边
AC
上
∵
AC
为直径,
AB
切⊙
O
于
A
,
∴弧
CmA=
弧
CA
∵为半圆
,
∴∠
CAB=90=
弦
CA
所对的圆周角
B
点应在
A
点左侧
(
2
)
圆心
O
在∠
BAC
的内部
.
过
A
作直径
AD
交⊙
O
于
D,
若在优弧
m
所对的劣弧上有一点
E
那么,连接
EC
、
ED
、
EA
则有:∠
CED=
∠
CAD
、∠
DEA=
∠
DAB
∴
∠
CEA=
∠
CAB
∴
(弦切角定理)
'.
.
(
3
)
圆心
O
在∠
BAC
的外部
,
过
A
作直径
AD
交⊙
O
于
D
那么
∠
CDA+
∠
CA D=
∠
CAB+
∠
CAD=90
∴∠
CDA=
∠
CAB
∴(弦切角定理)
弦切角推论
:
若两弦切角所夹的弧相等,则这两个弦切角也相等
举例
:
例
1
:
如图,
在中,
∠
C=90
,
以
AB
为弦的⊙
O
与
AC
相切 于点
A
,
∠
CBA=60°
,
AB=a
求
BC
长
.
解:连结
OA
,
OB.
∵在中
,
∠
C=90
∴∠
BAC=30°
∴
BC=1/2a(
RT△中
30°
角所对边等于斜边的一半)
例
1:
如图,
在中,
∠
C=90
,
以
AB
为弦的⊙
O
与
AC
相切于点
A
,
∠
CBA =60°
, AB=a
求
BC
长
.
解:连结
OA
,
OB.
∵在中
,
∠
C=90
∴∠
BAC=30°
∴
BC=1 /2a(
RT△中
30°
角所对边等于斜边的一半)
'.
.
例
2
:如图,
AD
是
ΔABC
中∠
BAC
的 平分线,经过点
A
的⊙
O
与
BC
切于点
D
,与
AB
,
AC
分别相交于
E
,
F.
求证:
EF
∥
BC.
证明:连
DF.
AD
是∠
BAC
的平分线
∠
BAD=
∠
DAC
∠
EFD=
∠
BAD
∠
EFD=
∠
DAC
⊙
O
切
BC
于
D
∠
FDC=
∠
DAC
∠
EFD=
∠
FDC
EF
∥
BC
例
3
:如图,
ΔABC
内接于⊙
O
,
AB
是⊙
O
直径,
CD
⊥
AB
于
D
,
MN
切⊙
O
于
C
,
求证:
AC
平分∠
MCD
,
BC
平分∠
NCD.
证明:∵
AB
是⊙
O
直径
∴∠
ACB=90
∵
CD
⊥
AB
∴∠
ACD=
∠
B
,
∵
MN
切⊙
O
于
C
∴∠
MCA=
∠
B
,
∴∠
MCA=
∠
ACD
,
即
AC
平分∠
MCD
,
同理:
BC
平分∠
NCD.
'.