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38 数学活动:探究四点共圆的条件

免费读1262字2024-07-20

  老师:同学们好,我是来自北京市三番中学的陈立雪。这节课我们一起来探究四点共园的条件。首先让我们一起来回顾一组结论,经过一点在平面内做圆,这样的圆有无数个。进一步的我们可以发现,圆心可以是平面内任意一个不同于点a的点。若经过2点在平面内做圆,这样的圆同样可以做出无数个。所有这些圆的圆心都在线段a、b的垂直平分线上。经过三点,a、b、c在平面内作圆需要分为两类情况,如果a、b、c三点是共线的,那么无法做出同时经过3点的圆。如果a、b、c三点都不贡献作a、b和b,seed垂直平分线后,可以找到一点到三个点的距离相等,以这一点为圆心,就可以做出同时经过a、b、c三点的圆。这说明过不贡献的3点可以确定一个圆。换句话说,经过任意一个三角形,它的三个顶点可以做一个圆,这个圆也是三角形的外接圆。当经过平面内四点的时候,情形又如何?根据3点的情况,我们会发现,如果4点当中有任意3点是贡献的,那么无法经过这4点来做圆。若其中任意的3点都不贡献,又能否作出经过4点的圆?换句话说过任意一个四边形的四个顶点能做一个圆吗?这就是我们本节课要来探讨的问题。

  老师:我们先从一些特殊的四边形看起,对于正方形、矩形、平行四边形等腰梯形和直角梯形过它们的四个顶点能做出一个圆吗?我们先来看正方形的情况,正方形是一个正多边形,它的对角线互相垂直、平分且相等,因此对角线的交点o到4个顶点的距离是相等的,所以以o为圆心,o、a为半径的圆也同时经过了b、CD这三点。这说明过正方形的四个顶点可以做一个圆,这个圆的圆心是正方形。对角线的交点半径等于对角线的一半。

  老师:在长方形中,我们可以用类似的方法得到对角线的交点o到四个顶点的距离是相等的,所以经过长方形的四个顶点可以做一个圆,这个圆的圆心也是对角线的交点,半径等于对角线长度的一半,那么对于任意的平行四边形,刚才的方法还适用吗?连接两条对角线交于点o,可以得到o,a等于oc,OB等于OD,但是OA和OB并不一定相等,这说明以o为圆心,OA为半径去做圆,这个圆并不一定经过b、d两点。但是这还不足以否定前面的结论,因为圆心也有可能在其他的位置。

  老师:那接下来我们再从作图的角度来分析,如果一个圆要同时经过b、c两点,那么圆心要在线段bseed垂直平分线上。如果一个圆同时经过a、d两点,圆心在线段a、d的垂直平分线上。当这个平行四边形不是矩形的时候,这两条垂直平分线是互相平行的,他们没有公共点,这说明不能够做出同时经过a、b、c、d四个点的圆。事实上,从平行四边形中我们也能看出,如果由它的任意三个顶点确定出一个圆,它的第四个顶点并不一定经过这个圆。

  老师:对于等腰梯形来说,上底a、d和下底bseed垂直平分线正好在一条直线上。在做a、b的垂直平分线交于点o,则我们可以说明o、a、O、b、o、c和o、d四条线段都是相等的。因此,以o为圆心,o

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