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圆切割线的实战 - 初中数学联赛几何100题之007


题目:如图, PC 切⊙O 于C , AC 为圆的直径, PEF 为⊙O 的割线, AE 、 AF 与直线 PO 相交于 B 、 D .

求证:四边形 ABCD 为平行四边形.

这道题主要是考察圆的切割线。

如果你想思考一下,可以暂停滚屏,思考1分钟后,再继续。


第一步,观察条件和结论,根据平行四边形的判定,可以考虑证明对角线互相平分或者两条边相互平行 ,因为已经有了一条对角线被交点平分,所以结论转化为证一组对边平行或者OB=OD即可。

解法一:尝试证明线段等长

OB=OD等价于BM=DN,直接推导无果。

考虑转化等长的条件,过E作EH//BD,交AF于H点,交AC于点G,条件转化为求证EG=GH

再取EF的中点Q,连接GQ,条件又转化为求证GQ//AF

之所以过渡到点Q,是因为在有切割线共存的图形中,割线形成的弦的中点是个特殊点,在长度和四点共圆方面常常有可供利用的地方,值得一试。

有了点Q之后,易知P,C,Q,O四点共圆,加上PN//EH

所以

, E,C,Q,G四点共圆

从而

, GQ//AF得证。已知条件和结论会师。


解法二:尝试用内错角相等证对边平行。


通过内错角相等和同弧所对圆周角相等,将结论转化为


从而AD/AC=EC/EF

同样的,考虑到EF中点G的特征,连接OG,CG

易得AD/AO=EC/EG, 同时


所以

, 结论转化为求证这两个三角形另外两对角中的一对相等。

而因为G点的特征,P,C,G,O四点共圆,


已知条件和结论会师。


解法三:尝试用同位角相等证对边平行。

观察

,后者等于圆心角

的一半

所以结论转化为求证


这两个角没有直接关系,需要找个中间量过渡一下。

这时我们又看上了另一个特殊点:在有切割线共存的图形中,同一点引出的两条切线,与此点和圆心连线的交点是特殊点。

所以过C点作CG垂直PD于G

因为


所以G,E,F,O四点共圆

,

同时易知B,E,C,G四点共圆,


结论转化为求证

,或者是


再次利用G,E,F,O四点共圆的性质,得到


已知条件和结论会师。


总结:切割线共存的图形中,特殊点的作用不可限量,时刻准备尝试。

你做对了吗?如果你有更好的方法,欢迎分享。

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