9年级上册数学 2.5 直线与圆的位置关系(5)——切线长定理 逐字稿-2,968字
师:今天我们学习的课题是2.5直线与圆的位置关系。来看这样一个问题,经过平面上一个已知点作已知圆的切线,会有怎样的情形呢?大家按下暂停键思考一下。这里没给出图形,点在哪里、圆又在哪里都未知。不过,我们可以对两者的相对位置进行讨论。当点P在圆内时,过点P无法作圆O的切线。当点P在圆上时,连接OP,过P作OP的垂线,根据切线的判定,该垂线即为圆O的切线,此时只能画一条切线。当点P在圆外时,作圆O的切线会有怎样的情形呢?不难发现,过点P可以画两条切线,那么该如何准确地画出呢?我们来分析一下。假设直线AP、BP分别与圆O相切于A、B,连接OA、OB,根据切线的性质,OA垂直于AP,OB垂直于BP,则∠OAP = ∠OBP = 90°。要构造直角可以到圆上寻找,根据圆周角定理的推论,直径所对的圆周角是直角。所以只要以OP为直径画圆,就可以得到直角了,也就是说点A、O、P、B四点共圆。下面请同学们按下暂停键,用尺规完成作图。第一步,连接PO;第二步,作PO的垂直平分线l与PO相交于点Q;第三步,以Q为圆心,PQ为半径作圆,与圆O相交于A、B两点,作直线PA、PB,则直线PA、PB为圆O的切线。通过以上探究,我们知道了过圆外一点P作圆O的切线可以作两条。在经过圆外一点的圆的切线上,这点与切点之间的线段的长叫做这点到圆的切线长。那么切线与切线长有什么区别呢?切线是一条直线,不可以度量;切线长是切线上的一条线段的长,即圆外一点与切点间的距离。同学们在学习过程中要加以区分。观察右图,你还有什么发现?切线长是指长度,图中的PA和PB相等吗?按下暂停键,证明你的猜想。
生:连接OA、OB、OP,因为PA、PB与圆O相切,点A、B是切点,利用切线的性质,OA垂直于PA,OB垂直于PB,即∠OAP = ∠OBP = 90°。在Rt△AOP与Rt△BOP中,OA = OB,OP = OP,所以Rt△AOP≌Rt△BOP(HL),所以PA = PB。
师:以上结论用文字语言该如何表述呢?
生:从圆外一点引圆的两条切线,它们的切线长相等。
师:我们把该结论称之为切线长定理。用符号语言表示为:因为PA、PB分别与圆O相切于点A、B,所以PA = PB。切线长定理为证明线段相等、角相等提供了新的方法。如图,因为Rt△AOP≌Rt△BOP,不仅可以得到边相等,我们还可以得到角相等。如图,∠OPA = ∠OPB,∠AOP = ∠BOP。在刚刚的证明过程中,我们可以关注到四边形OAPB。如果再连接两个切点AB,根据等腰三角形的性质、垂径定理还可以得到丰富的结论。事实上,切线长定理也再次体现了圆的轴对称性,它是证线段相等、角相等、弧相等、直线的垂直关系等的重要依据。我们在几何学习过程当中,要注意关注基本图形。例一,如图在以点O为圆心的两个同心圆中,大圆的弦AB、AC分别与小圆相切于点D、E,求证AB = AC。同学们按下暂停键进行思考。
生:从已知出发,弦AB、AC分别与小圆相切于点D、E,根据切线长定理可得AD = AE,根据切线的性质可得OD垂直于AB,OE垂直于AC。此时AB、AC不仅仅是小圆的切线,还是大圆的弦。因此我们可以根据垂径定理,AB = 2AD,AC = 2AE,又因为AD = AE,所以AB = AC。
师:请同学们按下暂停键,整理证明思路,书写证明过程。
生:连接OD、OE,因为AB、AC分别与圆O相切于点D、E,所以AD = AE,OD垂直于AB,OE垂直于AC。又因为AB、AC是大圆的弦,所以AB = 2AD,AC = 2AE,所以AB = AC。