平面幾何中的定值問題,是指當點或線按照某種條件運動時,圖形發(fā)生位置、形狀或大小的變化,圖中的某些幾何元素的幾何量卻保持不變的情況. 證明定值問題常用如下兩種方法: ⑴特殊情形探求法. 從所研究對象的特殊情況或特殊位置尋求出定值,然后證明一般情況或一般位置下等于這個定值. ⑵直接計算法. 根據(jù)題設(shè)及相關(guān)的定理,計算出所需要研究量只與不變量有關(guān). 下面具體舉例說明. 【典例1】 已知:如下圖,AB、DC與圓O分別切于A、D,且AB∥DC,E為圓O上任意一點,過E作圓O的切線分別與AB、DC交于點B、C兩點.求證:AB·DC是定值. 思路歷程:其實本題難度并不大,我們不重結(jié)果只是學(xué)習(xí)方法.若AB·DC是定值,我們可以先分析這個定值是多少?由此出發(fā),可以取點E為特殊點,如BC⊥AB,連接OA、OE,則四邊形ABEO為正方形,如下圖1,則AB=OE,同理DC=OE,則AB·DC的定值就是OE^2.這就為我們提供了努力的方向:盡量使線段AB、DC與半徑OE之間建立聯(lián)系. 證明思路:連接OB、OC、OE,如上圖2所示. ∵ AB∥DC,∴∠CBA+∠BCD=180o. ∵ BA、BE是圓O的切線,∴ AB=BE,∠CBO=1/2∠CBA. 同理,CD=CE,∠BCO=1/2∠BCD. 則∠CBO+∠BCO=90o,∴ ∠BOC=90o. ∵ BC是圓O的切線,∴ OE⊥BC. 可得△BOE∽△OCE,∴ OE:CE=BE:OE, ∴ OE^2=BE·CE=AB·DC. ∵ OE是圓O的半徑,∴ AB·DC是定值. 【典例2】 已知:如下圖,圓O和圓M相交于D、E兩點,過點D任作兩條直線AA'與BB'交圓O于點A、B,交圓M于點A'、B',BA與A'B'相交于點C.求證:∠C為定值. 思路歷程:探求定值,如下圖1所示,取特殊圖形讓AA'與BB'重合,而且與OM平行,A(B)C、A'(B')C分別為兩圓的切線,則∠C=180o-∠AEA'=∠EAD+∠EA'D=1/2(∠EOD+∠EMD)(定值). 證明:連接DE、AE、A'E,如上圖2.∠C=180o-(∠CB'B+∠B)=180o-(∠DEA'+∠AED)=∠DAE+∠DA'E,∵∠DAE、∠DA'E為定值,∴ ∠C為定值. 反思:首先選取特殊圖形,探求出∠C等于公共弦所對兩圓的圓周角的和.本題運用三角形、圓內(nèi)接四邊形的外角定理、三角形的內(nèi)角和定理,得出∠C等于兩個定角之和. 【典例3】 已知:如下圖所示,圓O和圓M內(nèi)切與點P,圓O的切線BE經(jīng)過圓M的圓心,切點為C,PC的延長線交圓M于點A,圓O與圓M的半徑分別為r、R(其中R≥2r).求證:PC·AC是定值. 思路歷程:如下圖所示,連接PE、BA,易證△PCE∽△BCA,由此可得PC·AC=EC·BC,∵EC·BC=(R-CM)·(R+CM).由于R為圓M的半徑,因此只要說明CM是定值,即可證得PC·AC的積就是定值.連接OC、PM,則PM經(jīng)過點O,由題意易得△OCM是直角三角形,OM=PM-OP=R-r.在Rt△OCM中,CM=√OM^2-OC^2=√(R-r)^2-r^2=√R^2-2Rr. ∴ PC·AC=EC·BC=(R-√R^2-2Rr)·(R+√R^2-2Rr)=2Rr. ∴ PC·AC是定值. |
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