夜雨聆风学习资料网

ARTICLE · 1031776

初中数学圆的切线判定和性质,3道题搞懂切线怎么证

初中数学圆的切线判定和性质,3道题搞懂切线怎么证

圆的切线是初三数学几何部分的硬骨头,中考几乎每年都考,而且经常作为压轴题的中间步骤出现。很多同学公式定理背了不少,但一碰到"证明AB是圆O的切线"就卡住,不知道第一步该干什么。问题出在两个地方:不知道切线的判定有两条路、不知道该走哪条路,以及证明时跳步——连了半径但不证垂直,或者证了垂直但不连半径。

先记住切线的两个核心。判定切线有两条路:第一条,经过半径的外端且垂直于这条半径的直线是切线;第二条,圆心到直线的距离等于半径的直线是切线。切线的性质:切线与过切点的半径垂直。今天用3道题把判定方法和性质应用中最容易出错的地方讲清楚。

第1题:有公共点和没公共点,证法完全不同

题目:下列证明"直线AB是圆O的切线"的方法,正确的是:A. 连接OA,因为OA是半径,所以AB是切线B. 连接OA,因为OA⊥AB(已证),所以AB是切线C. 过O作OC⊥AB于C,因为OC = r(已证),所以AB是切线D. 过O作OC⊥AB于C,因为OC是半径,所以AB是切线

典型错误:选A,认为连了半径就是切线。选D,认为作了垂直就是切线,不验证距离是否等于半径。

正确答案:B和C正确,A和D错误。

错在哪?对切线判定定理的理解不完整,只记了一半。切线的判定有两条路,根据"直线和圆有没有已知公共点"来选择。情况一:直线和圆有已知公共点(已知点在圆上)——连半径,证垂直。 判定定理:经过半径的外端且垂直于这条半径的直线是圆的切线。 做法:连接圆心和公共点(这个点就是切点),然后证明这条半径与直线垂直。两个条件缺一不可:必须是半径(连的是圆心到圆上的点),必须垂直(要证出来,不能默认)。 A. 错误。连接OA,OA确实是半径,但只连了半径没证垂直。半径和直线的夹角不一定是90度,不垂直就不是切线。这个错误最常见——同学以为"连了半径"就万事大吉,忘了还必须证明垂直。 B. 正确。连接OA(半径),并且已经证明了OA⊥AB。满足"经过半径外端且垂直于半径",所以AB是切线。这是"有公共点"时的标准证法。情况二:直线和圆没有已知公共点(不知道切点在哪)——作垂直,证等于半径。 判定定理:圆心到直线的距离等于半径的直线是圆的切线。 做法:过圆心向直线作垂线段,然后证明这条垂线段的长度等于圆的半径。两个条件缺一不可:必须作垂线(得到距离),必须证距离等于半径。 C. 正确。过O作OC⊥AB于C(得到垂线段OC,即圆心到直线的距离),并且已经证明了OC = r。距离等于半径,所以AB是切线。这是"无公共点"时的标准证法。 D. 错误。过O作OC⊥AB于C,这步是对的。但只说"OC是半径"没道理——C是你作的垂足,你怎么知道C在圆上?必须证明OC的长度等于半径r,才能说明C在圆上、AB是切线。直接说"OC是半径"是跳步,逻辑不通。怎么判断用哪种方法?看题目条件。如果题目说"直线AB经过圆O上的点A"或图上明显有公共点,用"连半径证垂直"。如果题目只说"直线AB与圆O的位置关系",没说有公共点,用"作垂直证半径"。记住口诀:有公共点连半径证垂直,无公共点作垂直证半径。口诀:有公共点连半径证垂直,无公共点作垂线证半径。连了半径不证垂直不行,作了垂线不证等径不行。两步走完才算证明完整。

第2题:切线性质——连切点半径得直角三角形

题目:如图,PA与圆O相切于点A,圆O的半径为3,OP = 5。求:(1)PA的长;(2)∠APO的度数;(3)若PB是圆O的另一条切线,切点为B,求∠APB的度数。

典型错误:不连OA就开始算,找不到直角三角形。或者第三问不知道用切线长定理。

正确解法:

(1)连接OA。 因为PA是圆O的切线,切点为A,根据切线性质:OA⊥PA。 所以∠OAP = 90度,三角形OAP是直角三角形。 在Rt▵OAP中,OA = 3,OP = 5,由勾股定理: PA = √(OP² - OA²) = √(25 - 9) = √16 = 4

(2)在Rt▵OAP中,OA = 3,OP = 5。 cos∠APO = PA / OP = 4/5 ∠APO ≈ 36.87度

(3)连接OB。 因为PA、PB都是圆O的切线,切点分别为A、B,P是圆外一点。 根据切线长定理:PA = PB,且OP平分∠APB。 所以∠APO = ∠BPO = ∠APB / 2。 由第(2)问知∠APO ≈ 36.87度,所以∠APB = 2∠APO ≈ 73.74度。

错在哪?不连切点半径,就不会出现直角三角形,后面什么都算不了。切线性质的核心就一句话:切线垂直于过切点的半径。已知切线,第一反应就是连接圆心和切点,得到一个直角三角形。 第(1)问分析:PA是切线、A是切点,所以连接OA就得到OA⊥PA,∠OAP = 90度。有了直角三角形,已知半径OA = 3和斜边OP = 5,用勾股定理求PA = 4就顺理成章。如果看到切线不连半径,你手上只有一条线段PA和一个点O,根本没法算。 第(2)问分析:有了直角三角形,求角度就用三角函数。cos∠APO = 邻边/斜边 = PA/OP = 4/5。这个角度也可以通过记住"3-4-5"直角三角形的特征角直接判断:∠APO的对边OA = 3、邻边PA = 4、斜边OP = 5,所以∠APO约等于36.87度。 第(3)问分析:从圆外一点引圆的两条切线,这两条切线长相等(PA = PB),且圆心和这点的连线平分两条切线的夹角(OP平分∠APB)。这就是切线长定理。所以∠APB = 2 × ∠APO。注意:用切线长定理的前提是从圆外同一点两条切线,如果只有一条切线就谈不上切线长定理。 切线性质题的固定套路: 第一步:看到切线,连切点和圆心,得到直角三角形。 第二步:在直角三角形中用勾股定理求边、用三角函数求角。 第三步:如果出现两条切线从同一点引出,用切线长定理(PA = PB,OP平分∠APB)。 还有一个容易遗漏的细节:连接OA之后,OA既是半径又是直角三角形的一条直角边。半径的作用不只是"到切点的距离",它还是直角三角形中的已知边长,要善加利用。口诀:见切线连半径得直角,勾股定理求边三角函数求角。圆外一点两条切线,切线长相等连线平分夹角。

第3题:综合题——先证切线再用切线性质

题目:如图,AB是圆O的直径,点C在圆O上,∠BAC的平分线AD交圆O于点D,过点D作DE⊥AC交AC的延长线于点E。求证:(1)DE是圆O的切线;(2)若AB = 6,∠BAC = 60度,求DE的长。

典型错误:第一问不知道D在圆上所以用"作垂直证半径"的方法,多走了弯路。或者连了OD但不证OD⊥DE。第二问不会利用切线性质构造直角三角形。

正确解法:

(1)证明DE是圆O的切线。 因为点D在圆O上(AD交圆O于点D),所以D是已知公共点。 用"连半径证垂直"的方法:连接OD。

需要证明OD⊥DE,即∠ODE = 90度。 因为OA = OD(都是半径),所以∠OAD = ∠ODA。 因为AD平分∠BAC,所以∠EAD = ∠OAD = ∠ODA。 所以OD ∥ AE(同位角相等,两直线平行)。 因为DE⊥AE(已知),且OD∥AE, 所以OD⊥DE(垂直于两条平行线中一条的直线也垂直于另一条)。 又因为OD是半径,D是半径的外端点,OD⊥DE, 所以DE是圆O的切线(经过半径外端且垂直于半径的直线是切线)。

(2)求DE的长。 AB是直径,AB = 6,所以半径OA = OD = 3。 连接OC(C在圆上),因为AB是直径,∠BAC = 60度, ∠ACB = 90度(直径所对的圆周角是直角), 在Rt▵ABC中,∠BAC = 60度,AB = 6, AC = AB × cos60度 = 6 × 1/2 = 3。

因为AD平分∠BAC,∠BAC = 60度,所以∠EAD = 30度。 在Rt▵ADE中(∠AED = 90度), ∠EAD = 30度,需要先求AD。

连接BD。因为AB是直径,∠ADB = 90度。 在Rt▵ABD中,∠BAD = 30度(AD平分∠BAC = 60度),AB = 6, AD = AB × cos30度 = 6 × (√3/2) = 3√3。

在Rt▵ADE中,∠EAD = 30度,AD = 3√3, DE = AD × sin30度 = 3√3 × 1/2 = 3√3/2。

错在哪?这类综合题把"证明切线"和"应用切线性质"串在一起考,每一步都有陷阱。第一问的陷阱:判别用哪种证法。题目说"AD交圆O于点D",说明D在圆上,D是已知公共点。所以用"连半径证垂直"——连接OD,然后证OD⊥DE。如果误用"作垂直证半径",就得多证一步"垂足在圆上",白走弯路还容易出错。 连接OD后怎么证垂直?这道题的关键是用平行传递垂直: OA = OD(半径)→ ∠OAD = ∠ODA(等边对等角) AD平分∠BAC → ∠EAD = ∠OAD 所以∠EAD = ∠ODA → OD∥AE(同位角相等) DE⊥AE(已知)→ OD⊥DE(平行传递垂直) 这条推理链每一步都不能跳。很多同学写到OD∥AE就直接说"所以OD⊥DE",忘了写"因为DE⊥AE且OD∥AE"这个依据,中考会扣步骤分。第二问的陷阱:怎么用切线性质。第一问证出DE是切线后,第二问求DE的长。有同学想直接用"切线垂直于半径"来构造直角三角形ODE,但ODE虽然是直角三角形(∠ODE = 90度),只知道OD = 3(半径),OE不知道,DE不知道,两个未知数一个方程,不够用。所以这道题不能只靠切线性质,还要结合圆周角定理和直角三角形来算。 正确思路是绕回▵ADE:∠AED = 90度(DE⊥AE),∠EAD = 30度(角平分线),AD = 3√3(在Rt▵ABD中用cos30度算)。有了AD和∠EAD,就能在Rt▵ADE中求DE。 这里用到了两个圆的重要定理: 一、直径所对的圆周角是直角(∠ACB = 90度、∠ADB = 90度)。看到直径就要想到圆周角90度,这是圆中构造直角三角形最常用的方法。 二、切线的性质是辅助工具,不是万能的。切线给了你一个直角(∠ODE = 90度),但不一定能直接解出所有未知量。要根据题目条件灵活选择在哪个直角三角形中计算。口诀:点在圆上连半径证垂直,用等腰和平行传递角。直径对圆周角是直角,切线给一个直角不够就换个三角形算。

切线判定和性质的三个核心

把3道题串起来看,切线的核心就三点:

第一,判定切线先看有没有公共点。有公共点(点在圆上)用"连半径证垂直",无公共点用"作垂直证半径"。两条路只走一条,走错了就多走弯路。连了半径必须证垂直,作了垂线必须证等于半径,两步缺一步就不完整。

第二,看到切线第一反应是连切点半径,得到直角三角形。切线垂直于过切点的半径,这个直角是白给的,不用白不用。在直角三角形中用勾股定理求边、用三角函数求角,这是切线性质题的固定套路。

第三,综合题把证明和应用串起来考。先证切线(判定),再用切线性质解题。但切线给的直角不一定够用,要结合圆周角定理(直径对圆周角90度)、角平分线、平行线等工具灵活解题。看到直径想圆周角90度,看到切线想连半径得直角,两个直角三角形切换着用。

关注「初高理科天地」

每周更新初中数理化易错题和提分方法

下期预告:初中物理压力压强,3道题搞懂压强公式和液体压强

相关学习资料