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尺规作图之作圆切线

(2019-04-11 16:22:22)
分类: 数学

1.给定一圆O及圆上任一点A,求作过A点的切线。

尺规作图之作圆切线
作法:

1.连接OA;

2.过A作OA的垂线l。

垂线l即为所求。

证明:

因为圆的切线与过这一点的半径垂直,

所以l是切线。

得证。


2.给定一圆O及圆外任一点,求作过A点的切线。

方法一

尺规作图之作圆切线
作法:

1.连接AO;

2.以AO为直径作圆,交圆O于B、C点;

3.连接AB、AC并延长。

直线AB、AC即为所求。

证明:

连接OB、OC。

因为AO是直径,

AB与OB垂直,(直径所对的圆周角是直角)

所以AB是切线。(圆的切线与过这一点的半径垂直)

同理可证AC是切线。

方法二

尺规作图之作圆切线
作法:

1.连接AO,交已知圆O于B点;

2.以O为圆心,OA为半径作圆;

3.过B作BC与OA垂直,交所作的圆于C点;

4.连接CO,交已知圆O于D点;

5.连接AD。
直线AD即为所求。

证明:

因为OA=OC,OD=OB,角O是公共的,

所以三角形OAD与三角形OCB全等,(边角边)

即角ADO=角CBO,都是直角。

所以AD是切线。(圆的切线与过这一点的半径垂直)

得证。

类似方法可得到另一条切线。(本法无须依靠平行公理)

方法三

尺规作图之作圆切线
作法:

1.以A为圆心,AO为半径作圆;

2.以O为圆心,以圆O直径为半径作圆,交前圆于BC;

3.连接BO,交已知圆于C;

4.连接AC。

AC即为所求。

证明:

连接AB、AO。

因为AB=AO,BC=OC,AC是公共的,

所以三角形ABC和三角形AOC全等,(边边边)

即角ACB等于角ACO,二者是直角。

所以AC与圆O相切。

得证。

类似方法可得另一条切线。


3.给定两圆O1、O2,求作其公切线。

各种情况汇总

两圆相离 两外公切线,两内公切线
两圆外切 两外公切线,一内公切线与连心线垂直
两圆相交 两外公切线,无内公切线
两圆内切 外公切线与连心线垂直,无内公切线
两圆内含 无公切线

以下仅就两圆相离的情况进行作图。

外公切线方法一

尺规作图之作圆切线
作法:

设O1半径为R1,O2半径为R2,且R1>R2

1.以O1为圆心,R1-R2为半径作辅助圆;

2.过O2作辅助圆的切线,切点为A;

3.连接O1A并延长,交已知圆O1于B点;

4.过B作O1的切线l1

此切线即为所求,同法可作另一公切线l2

证明:

只需证明l1也是圆O2的切线。

过O2作O2C垂直l1于C点。

因为O2A是辅助圆的切线,所以O1A与O2A垂直。

同理,BC与O1A垂直。

又,因为O2C垂直l1于C,

所以AO2CB是矩形,且O2C=AB=R2

即C在圆O2上。

又,因为O2C垂直l1于C,

所以l1是O2的切线。

得证。

当两圆半径相等时,过O1作O1A与O1O2垂直,交圆O1于A,过A作AB与O1A平行即可。

外公切线方法二

尺规作图之作圆切线
作法:

1.连接O1O2并延长;

2.过O1、O2作同向的平行线,分别交圆O1、圆O2于A、B点;

2.连接AB并延长,交O1O2于C点;

3.过C作O1的切线CD。

CD即为所求。

证明:

设圆O1半径R1>圆O2半径R2

只需证明CD也是圆O2的切线。

连接O1D,并过O2作CD的垂线O2E,交CD于E。

因为CD是O1的切线,

所以O1D与CD垂直,(切线与过切线的半径垂直)

所以O2E与O1D平行,O2E/O1D=CO2/CO1。(平行线分线段成比例)

又因为O2B与O1A平行,

所以O2B/O1A=CO2/CO1

即O2E/O1D=O2B/O1A。

其中O1D、O1A均为圆O1半径,O2B为圆O2半径,

所以O2E也是圆O2半径。

得证。(为简单起见,可以使O1A、O2B均与连心线成60度)

内公切线方法一

尺规作图之作圆切线
作法:

设O1半径为R1,O2半径为R2

1.以O1为圆心,R1+R2为半径作辅助圆;

2.过O2作辅助圆的切线,切点为A;

3.连接O1A,交已知圆O1于B点;

4.过B作O1的切线l1

此切线即为所求,同法可作另一公切线l2

证明:

只需证明l1也是圆O2的切线。

过O2作O2C垂直l1于C点。

因为O2A是辅助圆的切线,所以O1A与O2A垂直。

同理,BC与O1A垂直。

又,因为O2C垂直l1于C,

所以AO2CB是矩形,且O2C=AB=R2

即C在圆O2上。

又,因为O2C垂直l1于C,

所以l1是O2的切线。

得证。

内公切线方法二

尺规作图之作圆切线
作法:

1.连接O1O2

2.过O1、O2作反向的平行线,分别交圆O1、圆O2于A、B点;

2.连接AB,交O1O2于C点;

3.过C作O1的切线CD。

CD即为所求。

证明:

只需证明CD也是圆O2的切线。

连接O1D,并过O2作CD的垂线O2E,交CD于E。

因为CD是O1的切线,

所以O1D与CD垂直,(切线与过切线的半径垂直)

所以O2E与O1D平行,O2E/O1D=CO2/CO1。(平行线分线段成比例)

又因为O2B与O1A平行,

所以O2B/O1A=CO2/CO1

即O2E/O1D=O2B/O1A。

其中O1D、O1A均为圆O1半径,O2B为圆O2半径,

所以O2E也是圆O2半径。

得证。(为简单起见,可以使O1A、O2B均与连心线成60度)

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