点和圆、直线和圆的位置关
3张图讲透相离、相切与相交,几何判定彻底看懂不用背
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点和圆、直线和圆的位置关
3张图讲透相离、相切与相交,几何判定彻底看懂不用背
反证法
前页我们用 d 与 r 判断点和圆的位置关系。那反过来——要证明某条直线恰好和圆相切,直接证可能麻烦。不如先'假装它不是切线',看能推出什么。
先假设他作案(反设),找到不在场铁证(归谬矛盾),假设崩塌,嫌疑人被排除
点和圆的位置关系
你站在喷泉旁看水柱落下——水花砸点离喷泉中心有远有近,有的恰好砸在池沿上,有的落入池中溅湿鞋,有的落在池外干地上。点和圆的位置关系,本质就是拿「距离」去和「半径」比大小。
镖中靶环=d=r;扎入红区=d<r;脱靶落到墙上=d>r,三种情况一一对应
直线和圆的位置关系
上页用'点到圆心距离 vs 半径'判定点和圆的位置。现在把一个点换成一条直线——比如一段公路慢慢靠近一个圆形环岛,会依次发生什么?
远处未碰到=相离;刚切到边缘=相切;已穿入穿出=相交
圆的切线
上一页讲到直线和圆有三种位置——相离、相切、相交。其中最特殊的是「相切」:直线刚好擦过圆,只碰一个点。这条与圆只交于一点的直线,就是圆的切线。
球只在一个点接触地面,切线也只在一个点接触圆——这就是「切」的含义
切线的判定定理
上页说切线是只与圆交一点的直线。但'只有一个交点'在解题时并不好直接用——有没有更顺手的方法?
旗杆底只触地面一点,因垂直于地面半径;切线同理只触圆一点
切线的性质定理
上页我们学会了怎么"认出"切线——用 d=r 或垂直判定。那一旦确认某条直线就是切线,又能推出什么?这就是切线性质定理要回答的问题。
球与桌面只切于一点,过该点的半径方向正好与桌面垂直
切线长定理
上页我们学了「切线垂直于过切点的半径」。顺着这条性质再走一步,就能回答一个经典问题:圆外一点 P 向圆作两条切线 PA、PB,为什么 PA = PB?
O、P 都在对称轴上,A、B 关于 OP 对称——两腰等长,两切线也等长
三角形的外接圆与外心
切线长定理说:圆外一点到圆的两条切线等长。那换个角度想——如果给我三个点,能不能找到唯一的圆,把这三个点都'罩'住?
快递站要选在到三家距离相同的位置才公平
三角形的内切圆与内心
前页的外接圆要求经过三个顶点。现在反过来:让一个圆不经过顶点,而与三边逐一相切——这就是内切圆问题。
边数不同,但都要求与每条边相切并完整留在区域内
圆和圆的位置关系
研究直线和圆时,我们看圆心到直线的距离 d 和半径 R 的关系。两个圆的判断路径完全一样——只是把『一条直线』换成『另一个圆的圆心』,半径一侧从 R 变成了 R+r 或 |R-r|。
硬币圆心距 d 与两半径之和、之差作比较,五种关系从远到近连续过渡
本节要点
- ✓距离d是统一所有位置关系的核心判据
- ✓切线:判定看d=r,性质看垂直
- ✓圆外一点两切线等长,连心线平分夹角
- ✓两圆位置:比较d与R±r即可定五种
- ✓反证法是几何论证的迂回战术:设反→推矛→得结论
课后思考
先合上书,花两分钟认真想这三个问题,再看参考答案。参考答案只是思考路径,不是唯一答案。
参考答案比较 d 与 r:d<r 在圆内,d=r 在圆上,d>r 在圆外。反过来,由点的位置可确定 d 与 r 的不等关系——这是后续判定直线与圆位置关系的逻辑起点。
参考答案切点与圆心连线垂直于切线(切线性质定理)。两条切线长相等:可用切线长定理直接得出,或因两直角三角形斜边(圆心到该点距离)公共、直角边(半径)相等,HL 全等。
参考答案本质都是用'距离与半径的比较'分类。点用一个距离 d 判定,直线用圆心到直线的距离 d 判定,统一归结为 d 与 r 的三种大小关系——体现了用量化距离刻画几何位置的思想。