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圆中的分类讨论
圆中的分类讨论
湖北省黄石市下陆中学 宋毓彬

由于圆中的点、线在圆中的位置分布可能有多种情况,经常会导致其答案的不唯一性。如:点与圆的位置关系,点可能在圆内,也可能在圆外;两条弦的位置关系,可能在某一条直径的同侧,也可能在直径的异侧;圆与圆相切,可能外切,也可能内切,等等。因此,求解圆的有关问题时,要注意分类讨论思想。

 

一、点与圆的位置关系不唯一性

 

  例1.若所在⊙O所在平面内一点P到⊙O上的点的最大距离为a,最小距离为bab),则此圆的半径为(   )。

 

A

   B
  
C
    
Da+bab

 

分析:P可能在圆内,也可能在圆外。

 

     
       

 

     11                      12

 

 

 

P在圆内时。如图11

 

连接OP所在的直线交⊙OAB

 

PA=aPB=b  直径AB=PA+PB=a+b,半径OA=OB=

AB=
a+b

 

P在圆外时。如图12

 

此时直径AB=PAPB=ab,半径OA=OB=

AB=
ab

 

由⑴⑵可知,应选(C)。

 

 二、弦与弦的位置关系不唯一性

 

  例2.O的半径为5cm,弦ABCDAB=6cmCD=8cm,则ABCD之间的距离是(   )。

 

A7cm    B8cm   C7cm1cm     D1cm

 

分析:弦ABCD可能在圆心的同侧,也可能在圆心的异侧。

 

 

            

 

             21                         22

 

⑴弦ABCD在圆心的同侧。如图21

 

O作弦AB的垂线,交ABM,交CDN。连接OBOD

 

ABCDOMABONCD

 

由垂径定理,BM=

AB=3cmDN=
CD=4cm
,又OB=OD=5cm

 

RtBMO中,OM=

=4cm,同理ON=3cm

 

MN= OMON=43=1 cm

 

⑵弦ABCD在圆心的异侧。如图22

 

此时,MN=OM+ON=4+3=7cm        故选(C)。

 

  例3.如图,已知AB是⊙O的直径,AC是⊙O的弦,AB=2AC=

,在图中画出弦AD,使AD等于1,并求出∠CAD的度数。

 

分析:弦AC与弦AD可能在直径AB的同侧,可能在直径AB的异侧。

 

     

 

⑴弦AC与弦AD在直径AB的同侧。如图31

 

OCOD。由OC=OD=

AB=1AC=

 

OC

+OD
=AC
 ∴∠AOC=90°,∠CAO=ACO=45°

 

OA=OD=AD,∴∠DAO=60°

 

∴∠DAC=DAO-∠CAO=15°

 

⑵弦AC与弦AD在直径AB的异侧。

 

此时,∠DAC=DAO+CAO=115°

 

  三、点在直径上的位置不唯一性

 

  例4.已知⊙O的直径AB=10cm,弦CDAB于点于点M。若OMOA=35,则弦AC的长为多少?

 

分析:垂足M可能在半径OA上,也可能在半径OB上。

 

 

M在半径OA上。如图41

 

连接OCOC=OA=

AB=5cm  OMOA=35,∴OM=3cm

 

AB是直径,弦CDAB    

 

∴在RtOMC中,  MC=

=4cm

 

AM=OAOM=2cm

 

∴在RtAMC中,AC=

=
=2
cm

 

M在半径OB上。如图42.

 

此时,AM=OA+OM=8cm

 

AC=

=
=4
cm

 

四、弦所对圆周角的不唯一性

 

  例5.圆的一条弦长等于它的半径,那么这条弦所对的圆周角为(   )。

 

30°或60°(B60°(C150°(D30°或150°

(A)       

(B)      分析:弦(不是直径)所对的弧有两条,一条优弧,一条劣弧,

 

因此,一条弦所对的圆周角也有两个,并且这两个圆周角互补。

 

如图5。劣弧所对的角为∠ACB,优弧所对的角为∠ADB

 

 

AB=0A=OB,∴∠AOB=60°

 

∴∠ACB=

AOB=30°

 

ADB=

360°-∠AOB=
360°-60°)=150°   故选(D

 

  五、圆与圆的位置关系不唯一性

 

  例6.如果两圆相切,两圆的圆心距为8cm,圆A的半径为3cm,则圆B的半径是(   )。

 

5cm B11cm C3cm D11cm5cm

(A)       

(B)      分析:圆与圆相切,可能是内切,也可能是外切。

 

      
          

 

 

 

⑴两圆外切。如图61AB=8+3=11cm

 

⑵两圆内切。如图62AB=83=5cm    故选(D

 

  六、相交圆圆心与公共弦的位置关系不唯一性

 

  例7.已知相交两圆的半径分别为5cm4cm,公共弦长6cm,则这两个圆的圆心距为           

 

分析:两圆圆心可能在公共弦的同侧,也可能在公共弦的异侧。

 

 

 

 

⑴圆心在公共弦的异侧。如图71

 

连接O

AO
A
。由圆的对称性,O
 O
垂直平分公共弦AB AD=
AB=3

 

RtA O

D中,O
D=
=4

 

RtA O

D中,O
D=
=

 

O

 O
= O
D+ O
D=4+

 

⑵圆心在公共弦的同侧。如图72

 

此时,O

 O
= O
D O
D=4

 

故这两个圆的圆心距为4+

4

 

(发表于《小博士报·中学辅导》)

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