正确熟练地掌握辅助线的作法和规律,也是迅速解题的关键,如何准确地作出需要的辅助线,简单介绍几种方法: 方法一:从已知出发作出辅助线:例1.已知:在△ABC 中,AD 是BC 边的中线,E 是AD 的中点,F 是BE 延长线与AC 的交点,求证:AF=FC 21分析:题设中含有D 是BC 中点,E 是AD 中点,由此可以联想到三角形中与边中点有密 切联系的中位线,所以,可有如下2种辅助线作法:(1)过D 点作DN ∥CA ,交BF 于N ,可得N 为BF 中点,由中位线定理得DN=FC 21,再证△AEF ≌△DEN ,则有AF=DN ,进而有AF=FC 21(2)过D 点作DM ∥BF ,交AC 于M ,可得FM=CM ,FM=AF ,则有AF=FC 21方法二:分析结论,作出辅助线例2:如图,AD 是△ABC 的高,AE 是△ABC 的外接圆直径, 求证:AB ·AC=AE ·AD分析:要证AB ·AC=AE ·AD ,需证ACAEAD AB = (或ACADAE AB =),需证△ABE ∽△ADC (或△ABD ∽△AEC ), 这就需要连结BE (或CE ),形成所需要的三角形,同时得∠ABE=∠ADC=900(或∠ADB=∠ACE=900)又∠E=∠C (或∠B=∠E 因而得证。
方法三:“两头凑”(即同时分析已知和结论)作出辅助线例3:过△ABC 的顶点C 任作一直线,与边AB 及中线AD 分别交于点F 和E ; 求证:AE ∶ED=2AF ∶FB分析:已知D 是BC 中点,那么在 三角形中可过中点作平行线得中位线;若要出现结论中的AE ∶ED ,则应有一条与EF D 点作DM ∥EF 交AB 于M ,可得FMAFFM AF ED AE 22==证BF=2FM即可。
方法四:找出辅助线的一般规律,将对证题时能准确地作出所需辅助线有很大帮助。
例如:在“圆”部分就有许多规律性辅助线: (1)有弦,作“垂直于弦的直径”例4:已知,如图,在以O 为圆心的两个同心圆中,大圆的弦AB 交小圆于C 、D 两点,求证:AC=BD分析:过O 点作OE ⊥AB 于E ,则 AE=BE ,CE=DE ,即可证得AC=BD(2例5:已知:如图,以△ABC 的AC 作⊙O 交BC 、BA 于D 、E 两点,且⋂⋂=DE CD , 求证:∠B=∠C分析:连结AD ,由于AC 为直径,则有AD ⊥BC ,又⋂⋂=DE CD ,有∠1=∠2,由内角和定理得∠B=∠C (3)见切线,连半径,证垂直例6:如图,AB 为⊙O 的直径,C 为⊙O 上一点,AD 和过C 点的切线互相垂直,垂足为D ,求证:AC 平分∠DAB 分析:连结OC ,由于CD 为切线,可知 OC ⊥CD ,易证:∠1=∠2,又因为∠2=∠3, 所以∠1=∠3,则可得AC 平分∠DAB(4)证切线时,例7:已知,直线AB 经过⊙O 上的一点,并且OA=OB ,求证:直线AB 是⊙O 的切线分析:连结OC ,要证AB 是⊙O 的切线, 需证OC ⊥AB ,由已知可证△OAC ≌△OBC , 可得∠OCA=∠OCB=900,结论得证。
例8:已知,梯形ABCD 中,AB ∥CD ,∠A=900,BC 是⊙O 的直径,BC=CD+AB ,求证:AD 是⊙O 的切线分析:过O 点作OE ⊥AD ,垂足为E ,要证AD 是⊙O 的切线,只要证OE 是⊙O 的半径即可,也就是说需要证OE=BC 21,由于∠A=900,AB ∥CD ,可得AB∥CD ∥OE ,再由平行线等分线段定理得DE=EA ,进而由梯形中位线定理得OE=BC CD AB 21)(21=+,所以E 点在⊙O 上,AD 是⊙O的切线。
(二)练习1、已知: 如图,在△ABC 中,AD =DB ,AE =EC . 求证: DE ∥BC ,DE =21BC .2、已知: 如图27.3.12所示,在梯形ABCD 中,AD ∥BC ,AE =BE ,DF =CF . 求证: EF ∥BC ,EF =21(AD +BC ). 3、已知:如图27.3.13所示,在△ABC 中.AD=DB,BE=EC,AF=FC. 求证:AE 、DF 互相平分。
4、如图:已知:AB 为⊙O 的直径,弦CD ⊥AB ,M 为⋂AC 上一点,AM 的延长线交DC 的延长线于F , 求证:∠AMD=∠FMC与圆有关的辅助线常规作法解析与圆有关的几何问题,几乎涵盖了初中几何的各种基本图形与基本性质,题型的复杂程度可想而知。
为此,常常需要添加适当的辅助线将复杂的图形转化为基本图形,从而方便求解。
为帮助大家正确理解并掌握圆中有关计算或证明题的一般解法,现就圆中辅助线的常规作法分类总结如下,供同学们学习时参考——一、圆中有弦,常作弦心距(或者作垂直于弦的半径或直径,有时还要连结过弦端点的半径)例1.如图,以Rt △ABC 的直角顶点A 为圆心,直角边AB 为半径的⊙A 分别交BC 、AC 于点D 、E, 若BD=10cm ,DC=6cm ,求⊙A 的半径。
解:过A 作AH ⊥BD 于H ,则1BH BD 5cm ==。
∵BA ⊥AC ,∴∠CAB=∠AHB=90°。
又∵∠ABH=∠CBA ,∴△ABH ∽△CBA ,∴A B C BB H A B=,∴2AB BC B H (BD D C )B H 16580c m =⋅=+⋅=⨯=,∴r AB =。
例2.如图,AB 是⊙O 的直径,PO ⊥AB 交⊙O 于点P ,弦PN 与AB 相交于点M ,求证:2PM PN 2PO ⋅=。
证明:过O 作OC ⊥NP 于点C ,则1PC PN 2=。
∵OC ⊥NP ,PO ⊥AB ,∴∠POM=∠PCO=90°。
又∵∠OPM=∠CPO ,∴△OPM ∽△CPO ,∴P O P MP C P O=,∴21P O P M P C P M (P N )2=⋅=⋅,即2P M P N 2P O ⋅=。
评析:求解圆中与弦有关的问题,常需作弦心距(即垂直于弦的直径或半径),其目的是构造以半径、弦心距、弦为边的直角三角形,并利用垂径定理来沟通弦、弧、弦心距之间的联系。
二、圆中有直径,常作直径所对的圆周角(在半圆中,同样可作直径所对的圆周角) 例3.如图,AB 为半圆的直径,OH ⊥AC 于H ,BH 与OC 交于E ,若BH=12,求BE 的长。
解:连结BC 。
∵ AB 为直径,∴ AC ⊥BC 。
又∵OH ⊥AC ,AO=BO ,∴ OH 12BC ,∴ ∠OHE=∠CBE ,∠HOE=∠BCE ,∴△OHE ∽△CBE ,∴HE OH 1BE BC 2==,∴22BE BH 12833==⨯=。
例4.如图,AB 是半圆的直径, C 为圆上的一点, CD ⊥AB 于D, 求证:2CD AD BD =⋅。
证明:连结AC 、BC 。
∵ AB 为直径,∴ ∠ACB=90°,∴∠1+∠2=90°。
又∵CD ⊥AB ,∴∠ADC=∠CDB=90°,∠1+∠3=90°,∴∠3=∠2,∴△BCD ∽△CAD ,∴AD CDCD BD=,即2CD AD BD =⋅。
评析:由于直径所对的圆周角为直角,所以在有关圆的证明或计算问题中,利用该性质极易构造出直角三角形,从而可以很方便地将问题转化到直角三角形中进行解决。
三、圆中有切线,常作过切点的半径(若无切点,则过圆心作切线的垂线)例5.如图,已知MN 为⊙O 的直径,AP 是⊙O 的切线,P 为切点,点A 在MN 的延长线上,若 PA=PM ,求∠A 的度数。
解:连结OP ,设∠A 的度数为x 。
∵PA=PM ,∴∠M=∠A ,同理可得∠OPM=∠M ,∴∠POA=∠OPM+∠M=2∠M=2∠A=2x 。
又∵AP 切⊙O 于点P ,∴AP ⊥OP ,∴∠A+∠POA=90°,即x +2x =90°,解之得x =30°,∴∠A=30°。
例6.如图,AB 为⊙O 的直径,C 为⊙O 上的一点,AD 和过C 点的切线垂直,垂足为D ,求证∠1=∠2。
证明:连结OC 。
∵DC 切⊙O 于点C ,∴OC ⊥DC 。
又∵AD ⊥DC ,∴OC ∥AD ,∴∠1=∠3。
∵OA=OC,∴∠2=∠3,∴∠1=∠2。
评析:当欲求解的问题中含有圆的切线时,常常需要作出过切点的半径,利用该半径与切线的垂直关系来沟通题设与结论之间的联系。
四、圆中有特殊角,常作直径构造直角三角形(若题中有三角函数但无直角三角形,则也需作直径构造直角三角形)例7.如图, 点A 、B 、C 在⊙O 上(AC 不过O 点),若∠ACB=60°,AB=6,求⊙O 半径的长。
解:作直径AD ,连结BD 。
∵∠ACB 与∠D 都是 AB所对的圆周角,∴∠D=∠ACB=60°。
又∵AD是直径,∴∠ABD=90°,∴AB 6AD sin D sin 60︒===,∴1r AD 2== 例8.如图,在锐角△ABC 中,若BC=a ,CA=b ,AB=c ,△ABC 的外接圆半径为R ,求证:a b c2R sin A sin B sin C===。
证明:作直径CD ,连结BD 。
∵CD 为直径,∴∠CBD=90°,∴BC asin D DC 2R==。
又∵∠A=∠D ,∴a sin A sin D 2R ==,即a 2R sin A =,同理可得b 2R sin B =,c 2R sin C=,∴a b c2R sin A sin B sin C===。
评析:当题设中未告诉有直角三角形但却含有30°、45°、60°、90°等特殊角或某个角的三角函数值时,通常需要作直径构造直角三角形来帮助求解。
五、两圆相切,常作公切线(或者作两圆的连心线)例9.如图,⊙O 1和⊙O 2外切于点A ,BC 是⊙O 1和⊙O 2外公切线,B 、C 为切点,求证:AB ⊥AC 。
证明:过点A 作⊙O 1与⊙O 2的公切线AM 交BC 于点M 。
∵MA 和MB 分别切⊙O 1于点A 、B ,∴MA=MB ,同理可得MA=MC ,∴MA=MB=MC ,即点A 、B 、C 同在以M 为圆心,BC 为直径的圆周上,∴AB ⊥AC 。
例10.如图,⊙A 和⊙B 外切于点P ,CD 为⊙A 、⊙B 的外公切线,C 、D 为切点,若⊙A 与⊙B 的半径分别为r 和3r,求:⑴CD 的长;⑵∠B 的度数。
解:连结AB ,连结AC 、BD ,过点A 作AE ⊥BD 于E 。