经典几何模型之隐圆”“圆来如此简单”一.名称由来在中考数学中,有一类高频率考题,几乎每年各地都会出现,明明图形中没有出现“圆”,但是解题中必须用到“圆”的知识点,像这样的题我们称之为“隐圆模型”。
正所谓:有“圆”千里来相会,无“圆”对面不相逢。
“隐圆模型”的题的关键突破口就在于能否看出这个“隐藏的圆”。
一旦“圆”形毕露,则答案手到擒来!二.模型建立【模型一:定弦定角】【模型二:动点到定点定长(通俗讲究是一个动的点到一个固定的点的距离不变)】【模型三:直角所对的是直径】【模型四:四点共圆】`三.模型基本类型图形解读【模型一:定弦定角的“前世今生”】【模型二:动点到定点定长】【模型三:直角所对的是直径】【模型四:四点共圆】四.“隐圆”破解策略牢记口诀:定点定长走圆周,定线定角跑双弧。
直角必有外接圆,对角互补也共圆。
五.“隐圆”题型知识储备3六.“隐圆”典型例题【模型一:定弦定角】1.(2017 威海)如图 1,△ABC 为等边三角形,AB=2,若P 为△ABC 内一动点,且满足∠PAB=∠ACP,则线段P B 长度的最小值为_ 。
简答:因为∠PAB=∠PCA,∠PAB+∠PAC=60°,所以∠PAC+∠PCA=60°,即∠APC=120°。
因为A C定长、∠APC=120°定角,故满足“定弦定角模型”,P在圆上,圆周角∠APC=120°,通过简单推导可知圆心角∠AOC=60°,故以AC 为边向下作等边△AOC,以O 为圆心,OA 为半径作⊙O,P在⊙O 上。
当B、P、O三点共线时,BP最短(知识储备一:点圆距离),此时B P=2 -22.如图1所示,边长为2的等边△ABC 的原点A在x轴的正半轴上移动,∠BOD=30°,顶点A 在射线O D 上移动,则顶点C到原点O的最大距离为。
3 22 简答:因为∠AOB =30°(定角),AB =2(定弦),故 A 、B 、O 三点共圆,圆心角为 60°,故以 AB 为边向 O 方向作等边△ABQ ,∠AQB =60°为圆心角,Q 为圆心,以 QA 为半径作 ⊙ Q ( 如 图 2 ), 由 知 识 储 备 二 可 知 当 OC ⊥ AB 时 , OC 距 离 最 大 ,OC =OQ +QH +HC =2++ =2+2 【思考:若∠BOD =45°呢(提示:需要构造倍角模型)】 3. 如图 1,点 A 是直线 y =-x 上的一个动点,点 B 是 x 轴上的动点,若 A B =2,则△AOB 面积最大值为() A. 2 B.1 C.1D.2简答:因为 AB =2(定弦),∠AOB =135°(定角),因为∠AOB 是圆周角,故圆心角为 90°,以 A B 为斜边向上方作等腰直角△QAB ,则 Q 为圆心(如图 2),由“知识储备二”可知,当 OQ ⊥ AB 时 , 此 时 △ OAB 的 高 OH 最 大 , 面 积 最 大 。
面 积 为 1 AB OH 1 2 ( 2 1) 2 2 2 1 ,所以此题选择 B 。
同学:老师,你说错答案了,选 C 。
小段老师:没错啊,就选 B 啊。
同学:你是老师,你说了算,你开心就好...3 3 233小段老师:题目有告诉你们A、B 在哪里吗,为什么想当然觉得∠AOB=135°呢,难道不可能等于 45°吗如图 3,构建⊙Q,由“知识储备二”可知当OQ⊥AB 时,此时△OAB 的面积最大为1AB OH12 ( 2+1)2 22 +1 ,故答案选B4.如图 1,AC 为边长为2 的菱形ABCD 的对角线,∠ABC=60°,点M、N 分别从点B、C 同时出发,以相同速度沿BC、CA 向终点C 和A 运动,连接AM 和BN,求△APB 周长的最大值简答:如图 2,由M、N 点速度相同可知BM=CN,易证△ABM≌△BCN,故∠NBC=∠BAM (如图2),又因为∠NBC+∠ABN=60°,所以∠BAM+∠ABN=∠APN=60°(外角性质),所以∠APB=120°(定角),又因为AB长度固定(定弦),故以AB为底向左侧构建等腰△QAB,∠AQB=120°,则P 在⊙Q 上,由“知识储备三”可知,当△ABP 是等腰三角形时,△ABP 周长最短。
又由△APB 是定角为120°的等腰三角形,故A P:BP:AB=1:1: ,AB=AC=2,故PB=PA=2,故△ABP 的周长最大值为 4+2【模型二:动点到定点定长】1.如图1,四边形A BCD 中,AB=AC=AD,若∠CAD=76°,则∠CBD= 度。
简答:如图 2,因为AB=AC=AD,故B、C、D 三点在以A 为圆心的圆上,故∠CBD=1 ∠2 CAD=38°2.如图,在△ABC 内有一点D,使得D A=DB=DC,若∠DAB=20°,则∠ACB= 。
33简答:如图 2,因为 DA =DB =DC ,故 A 、B 、C 三点在⊙D 上,∠DAB =∠DBA =20°,故∠ADB =140°,故∠ACB = 1∠ADB =70°23. 如图 1,已知四边形 ABCD 中,AB ∥CD ,AB =AC =AD =5,BC =6,求 BD简答:因为∠1=∠2,AD ∥BC ,故∠3=∠1,∠4=∠2,故易证△AEB ≌△ACD ,故 EB =CD =6, ED =2AD =10,故 BD =84. 如图 1,长 2 米的梯子 AB 竖直放在墙角,在沿着墙角缓慢下滑直至水平地面过程中,梯子 AB 的中点 P 的移动轨迹长度为.简答:由斜边上的中点等于斜边的一半可知,OP =1,动点 P 到定点 O 的距离始终等于 1, 满足圆的定义(到定点的距离等于定长的点的集合叫做圆),故 P 的运动轨迹是圆弧,圆心角为 90°,轨迹长度为四分之一圆的长度,省略。
5. 在矩形 ABCD 中,已知 AB =2,BC =3,现有一根长为 2 的木棒 EF 紧贴着矩形的边(即两个端点始终落在矩形的边上),接逆时针方向滑动一周,则木棒 EF 的中点 P 在运动过程中所围成的围形的面积为如图 1 如图 2简答:由上一题可知,P 的运动轨迹是圆弧,因为滑动一周,故有四个圆弧,则点 P 所围成的图形为中间的图形,用矩形的面积减去四个四分之一圆的面积即可,答案: 6 6. 如图 1,在矩形 ABCD 中,AB =2,AD =3,点 E ,F 分别为 AD 、DC 边上的点,且 EF =2, G 为 EF 的中点,P 为 BC 边上一动点,则 PA +PG 的最小值为如图 1 如图 2简单:G 的运动轨迹为圆,求 AP +PG 典型的“将军饮马”问题,故做 A 关于 BC 的对称点A ',则 AP +PG =A 'P +PG ,当 A '、P 、G 三点共线时,最短,又因为 A '为固定点,G 在圆上运动,由“知识储备一”可知当 A '、G 、D 三点共线时,此时 A 'G 最短,为 4 7. 在平面直角坐标系中,点 A 的坐标为(3,0),B 为 y 轴正半轴上的点,C 为第一象限内的点,且 AC =2.设 t AN ∠BOC =M ,则 M 的取值范围为简答:因为 AC =2,A 是定点,通过圆的定义(到定点的距离等于定长的点的集合叫做圆) 可知,C 在⊙A 上运动,当 OC 与⊙A 相切时,此时∠BOC 最小,t AN ∠BOC 也最小,此时∠BOC +∠AOC =∠AOC +∠CAO =90°,故∠BOC =∠CAO ,此时 t AN ∠CAO = OC 5,AC 23 3 又因为角度越大,正切值越大,故 t AN ∠BOC =M ≥ 528. 如图 1,在 R t △ABC 中,∠C =90°,AC =7,BC =8,点 F 在边 AC 上,并且 CF =2,点 E 为边 BC 上的动点,将△CEF 沿直线 EF 翻折,点 C 落在点 P 处,则点 P 到边 AB 距离的最小值是简答:E 是动点,导致 EF 、EC 、EP 都在变化,但是 FP =FC =2 不变,故 P 点到 F 点的距离永远等于 2,故 P 在⊙F 上运动,如图 2。
由垂线段最短可知,FH ⊥AB 时,FH 最短, 当 F 、P 、H 三点共线时,PH 最短,又因为△AFH ∽△ABC ,所以 AF :FH :AH =5:4:3,又因为 AF =5,故 FH =4,又因为 FP =2,故 PH 最短为 29. 如图,在□ABCD 中,∠BCD =30°,BC =4,CD = 33 ,M 是 AD 边的中点,N 是 AB 边上一动点,将△AMN 沿 MN 所在直线翻折得到△PMN ,连接 PC ,则 PC 长度的最小值是简答:翻折过程中,MP =MA =2,故 P 在⊙M 上运动,当 M 、P 、C 三点共线时,PC 最短。
PC =MC -MP ,要求 M P 需要过 M 作 M H ⊥CD 于 H ,∠HDM =30°,故 H M =1,HD = ,故 H C =4,故易求 M C =7,则 P C =7-2=5【模型三:直角所对的是直径】1. 如图 1,R t △ABC 中,AB ⊥BC ,AB =6,BC =4,P 是△ABC 内部的一个动点,且始终有 AP ⊥BP ,则线段 CP 长的最小值为22简答:如图 2,因为 A P ⊥BP ,∠P =90°(定角),AB =6(定弦),故 P 在以 A B 为直径的 ⊙H 上,当 H 、P 、C 三点共线时 CP 最短,HB =3,BC =4 则 HC =5,故 CP =5-3=2 2. 如图 1,A (1,0)、B (3,0),以 A B 为直径作圆 M ,射线 O F 交圆 M 于 E 、F 两点,C 为弧 AB 的中点,D 为弦 EF 的中点,当射线绕 O 旋转时,CD 的最小值为简答:因为 D 是 E F 中点,故 MD ⊥EF ,故∠ODM 始终等于 90°,故 D 在以 OM 为直径的圆上,如图 2。
易知 A 为圆心,当 A 、D 、C 三点共线时,CD 最短,CD =AC -AD ,又易知 C (2,1),故 A C = ,故 C D = -13. 在△ABC 中,∠ABC =90,AB =6,BC =8,O 为 AC 的中点,过 O 作 O E ⊥OF ,OE 、OF 分别交射线 AB ,BC 于 E 、F ,则 EF 的最小值为简答:因为∠EOF=90°,∠C=90°,故C、O均在以E F为直径的圆上(也称四点共圆),因为EF 是圆的直径,O、C 均在圆上,且OC 长度固定,要使得EF 最短,则圆最小,要使圆最小,OC 为固定长度,则OC 为直径时,圆最小(此处比较难,思维量比较大,大家慢慢琢磨),此时C O=EF=OA=OB=5(斜边上中线等于斜边一半)4.如图 1,已知R t△ABC 中,AC=5,BC=12,∠ACB=90°,P 是边AB 上的动点,Q 是边BC 上的动点,且∠CPQ=90°,求线段CQ 的取值范围.简答:以CQ 为直径作⊙O,根据直径所对的圆周角是直角,若AB 边上的动点P 在圆上,∠CPQ就为直角.当⊙O与A B相切时(如图2),直径C Q最小.由切线长定理,得A P=AC=5,所以BP=13―5=8.再根据△BPO∽△BCA,所以OP=10,CQ=20.当点Q3 3与点B重合时(如图3),直径C Q最大,此时CQ=12.综上所述,20≤CQ≤1235.如图 1,半径为 4 的⊙O 中,CD 为直径,弦AB⊥CD 且过半径OD 的中点,点E 为⊙O 上一动点,CF⊥AE 于点F.当点E 从点B 出发顺时针运动到点D 时,点F 所经过的路径长为简答:因为∠CFA=90°(定角),AC=4(定弦),故F在以A C为直径的⊙Q上,当E在B 处时,F 在G 处,当E 在D 处时,F 在A 处,故F 的运动路径为弧AG 的长度,易求60出∠ACD=30°,故∠AQG=60°,故弧AG 长度=2π 2 3=2 3360 36.(2013 武汉)如图 1,E,F 是正方形ABCD 的边AD 上两个动点,满足AE=DF.连接CF 交BD 于点G,连接BE 交AG 于点H.若正方形的边长为 2,则线段DH 长度的最小35 3 值是简答:易证△ABE ≌△DCF ,△DAG ≌△DCG ,故∠DAG =∠DCG =∠ABE ,又因为∠ABE + ∠AEB =90°,故∠EAH +∠AEH =90°,故∠AHB =90°,故 H 在以 AB 为直径的⊙O 上,当 O 、H 、D 三点共线的时候 D H 最小,DH =OD -OH = -17.如图 1,在 R t △ABC 中,∠B =90°,∠C =30°,AB =1,D 为线段 AC 上一动点,将△ BDC 沿着 BD 翻折,点 C 的对应点为 F ,E 为 AC 的中点,在 D 从 C 到 A 的运动过程中, 当 EF 最短时,CD 为简答:在折叠过程中,BF 始终等于 BC ,故 F 到 B 点的距离是定值,F 在⊙B 上,当 EF 最短时,B 、E 、F 三点共线(如图 2),此时∠BFD =∠BCD =30°,∠FBD =∠CBD =15°(因为 BE =CE ,故∠EBC =∠BCE =30°),故∠FDH =∠CDH =45°,∠FED =60°,故 F D ⊥CE , EF =BF -BE =1 , 又 因 为 DF =DC , 在 R t △ EDF 中ED1 EF3 1 , 故CD =1-ED =1223 13 32 28.(2017 宿迁)如图,在矩形纸片 A BCD 中,已知 A B =1,BC =,点 E 在边 C D 上移动,连接 AE ,将多边形 ABCE 沿直线 AE 翻折,得到多边形 AB ′C ′E ,点 B 、C 的对应点分别为点 B ′、C ′.(1) 当 B ′C ′恰好经过点 D 时(如图 1),求线段 C E 的长;(2) 若 B ′C ′分别交边 A D ,CD 于点F,G ,且∠DAE =°(如图 2),求△DFG 的面积;36(3) 在点 E 从点 C 移动到点 D 的过程中,求点 C ′运动的路径长.简答:(1)“K 字形”秒杀,过程略,答案:2(2) 由翻折全等可知∠B ′AE =∠BAE =°,又因为∠DAE =°,故∠B ′AF =45°,故△AB ′F 、△DFE 均为等腰直角三角形,后面略,答案: 52(3)折叠过程中始终有 AC '=AC ,故 C '在以 A 为圆心,AC 为半径的圆上。