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切线是圆这一章节的重要知识点,证明圆的切线是中考的常考题型,本文就例题详细解析这类题型的解题思路和辅助线作法,希望能给初三学生的数学学习带来帮助。
例题
如图1,AB是⊙O的直径,点C在AB的延长线上,AB=4,BC=2,P是⊙O上半部分的一个动点,连接OP,CP。
(1)求△OPC的最大面积;
(2)求∠OCP的最大度数;
(3)如图2,延长PO交⊙O于点D,连接DB,当CP=DB时,求证:CP是⊙O的切线。
过P点作PE⊥OC,交OC于点E
根据题目中的条件:AB=4,AB=2OB,则OB=2;
根据题目中的条件和结论:BC=2,OB=2,则OC=BC+OB=4;
根据三角形的面积计算公式和题目中的条件:S△OPC=OC·PE/2,OC=4,则S△OPC=2PE,当PE取到最大值时,S△OPC取到最大值;
根据题目中的条件:P是⊙O上半部分的一个动点,圆的半径=OB=2,则PE的最大值=圆的半径=2;
根据结论:S△OPC=2PE,PE的最大值=2,则S△OPC的最大值=4。
2、求∠OCP的最大度数
根据题目中的条件:P是⊙O上半部分的一个动点,则当CP与⊙O相切时,∠OCP取到最大值;
根据切线的性质和结论:圆的切线垂直于经过切点的半径,CP与⊙O相切,OP是⊙O的半径,则OP⊥CP;
根据结论:OP=OB=2,OC=4,则OP/OC=1/2;
根据三角函数和结论:OP⊥CP,sin∠OCP=OP/CP,OP/OC=1/2,则sin∠OCP=1/2;
根据特殊角的三角函数值和结论:sin∠OCP=1/2,sin30°=1/2,则∠OCP=30°;
所以,∠OCP的最大值为30°。
3、证明:CP是⊙O的切线
连接PA,PB,BD
根据圆周角定理和题目中的条件:直径所对的圆周角为直角,AB、PD均为直径,则∠APB=∠PBD=90°;
根据全等直角三角形的判定、题目中的条件和结论:一组斜边和一组直角边分别相等的两个直角三角形全等,∠APB=∠PBD=90°,PD=BA,PB=BP,则Rt△APB≌Rt△DBP;
根据全等三角形的性质和结论:全等三角形的对应边相等,Rt△APB≌Rt△DBP,则AP=DB;
根据题目中的条件和结论:CP=DB,AP=DB,则CP=AP;
根据等边对等角性质和结论:CP=AP,则∠C=∠A;
根据题目中的条件:BC=2,OA=2,则BC=OA;
根据全等三角形的判定和结论:两组对边及其夹角分别相等的两个三角形全等,BC=OA,∠C=∠A,CP=AP,则△OAP≌△BCP;
根据全等三角形的性质和结论:全等三角形的对应角相等,△OAP≌△BCP,则∠APO=∠CPB;
根据结论:∠APB=∠APO+∠OPB,∠APO=∠CPB,则∠APB=∠CPB+∠OPB;
根据结论:∠APB=∠CPB+∠OPB,∠CPO=∠CPB+∠OPB,则∠APB=∠CPO;
根据结论:∠APB=90°,∠APB=∠CPO,则∠CPO=90°,即OP⊥CP;
根据切线的判定和结论:经过半径外端点并且垂直于这条半径的直线是圆的切线,OP⊥CP,OP是⊙O的半径,P在⊙O上,则CP是⊙O的切线。
结语
证明圆的切线的关键步骤是得到需要证明的切线与半径的垂直关系,全等三角形性质中对应边、对应角相等往往有助于证明到垂直关系。因此,只有认真审题,找到图形中的边角关系,并合理添加辅助线,构造全等三角形,才能轻松应对这类题型,为数学中考取得高分加油助力。
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