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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2021年1月30日发(作者:楚乔传大结局)
.


〖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…


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〗











半径

r














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。

直线
AB
与圆
O
为例(设
OP

AB

P
,则
PO
AB
到圆心的距离):
AB


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
r


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

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






AC
为直径,
AB
切⊙
O

A





∴弧
CmA=

CA



∵为半圆
,



∴∠
CAB=90=

CA
所对的圆周角








B
点应在
A
点左侧


2


圆心
O
在∠
BAC
的内部
.




A
作直径
AD
交⊙
O

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
,




A
作直径
AD
交⊙
O

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
:

1

如图,
在中,

C=90


AB
为弦的⊙
O

AC
相切 于点
A


CBA=60°
,
AB=a

BC

.



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)










1
如图,
在中,

C=90


AB
为弦的⊙
O

AC
相切于点
A


CBA =60°
, AB=a

BC

.



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)






'.
.




2
:如图,
AD

ΔABC
中∠
BAC
的 平分线,经过点
A
的⊙
O

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

BC

D

FDC=

DAC




EFD=

FDC



EF

BC









3
:如图,
ΔABC
内接于⊙
O

AB
是⊙
O
直径,
CD

AB

D

MN
切⊙
O

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

C



∴∠
MCA=

B





∴∠
MCA=

ACD






AC
平分∠
MCD





同理:
BC
平分∠
NCD.

'.

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