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圓的認(rèn)識

更新時間:2016/9/27 13:50:00  手機(jī)版

  圓的定義:

  圓是一種幾何圖形。當(dāng)一條線段繞著它的一個端點(diǎn)在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)一周時,它的另一個端點(diǎn)的軌跡叫做圓。

  在一個個平面內(nèi),線段OA繞它固定的一個端點(diǎn)O旋轉(zhuǎn)一周,另一個端點(diǎn)A隨之旋轉(zhuǎn)所形成的圖形叫做圓,固定的端點(diǎn)O叫做圓心,線段OA叫做半徑。

  相關(guān)定義:

  1 在同一平面內(nèi),到定點(diǎn)的距離等于定長的點(diǎn)的集合叫做圓。這個定點(diǎn)叫做圓的圓心。圖形一周的長度,就是圓的周長。

  2 連接圓心和圓上的任意一點(diǎn)的線段叫做半徑,字母表示為r。

  3 通過圓心并且兩端都在圓上的線段叫做直徑,字母表示為d。直徑所在的直線是圓的對稱軸。

  4 連接圓上任意兩點(diǎn)的線段叫做弦。最長的弦是直徑,直徑是過圓心的弦。

  5 圓上任意兩點(diǎn)間的部分叫做圓弧,簡稱弧。大于半圓的弧稱為優(yōu)弧,優(yōu)弧是用三個字母表示。小于半圓的弧稱為劣弧,劣弧用兩個字母表示。半圓既不是優(yōu)弧,也不是劣弧。優(yōu)弧是大于180度的弧,劣弧是小于180度的弧。

  6 由兩條半徑和一段弧圍成的圖形叫做扇形。

  7 由弦和它所對的一段弧圍成的圖形叫做弓形。

  8 頂點(diǎn)在圓心上的角叫做圓心角。

  9 頂點(diǎn)在圓周上,且它的兩邊分別與圓有另一個交點(diǎn)的角叫做圓周角。

  10 圓周長度與圓的直徑長度的比值叫做圓周率。它是一個無限不循環(huán)小數(shù),通常用π表示,π=3.14159265……在實(shí)際應(yīng)用中,一般取π≈3.14。

  11圓周角等于相同弧所對的圓心角的一半。

  12 圓是一個正n邊形(n為無限大的正整數(shù)),邊長無限接近0但不等于0。

  圓的集合定義:

  圓是平面內(nèi)到定點(diǎn)的距離等于定長的點(diǎn)的集合,其中定點(diǎn)是圓心,定長是半徑。

  圓的字母表示:

  以點(diǎn)O為圓心的圓記作“⊙O”,讀作O”。

  圓—⊙ ;

  半徑—r或R(在環(huán)形圓中外環(huán)半徑表示的字母);

  弧—⌒ ;

  直徑—d ;

  扇形弧長—L ;

  周長—C ;

  面積—S。

  圓的性質(zhì):

  (1)圓是軸對稱圖形,其對稱軸是任意一條通過圓心的直線。

  圓也是中心對稱圖形,其對稱中心是圓心。

  垂徑定理:垂直于弦的直徑平分這條弦,并且平分弦所對的2條弧。

  逆定理:平分弦(不是直徑)的直徑垂直于弦,并且平分弦所對的2條弧。

 。2)有關(guān)圓周角和圓心角的性質(zhì)和定理

  ① 在同圓或等圓中,如果兩個圓心角,兩個圓周角,兩組弧,兩條弦,兩條弦心距中有一組量相等,那么他們所對應(yīng)的其余各組量都分別相等。

 、谠谕瑘A或等圓中,相等的弧所對的圓周角等于它所對的圓心角的一半(圓周角與圓心角在弦的同側(cè))。

  直徑所對的圓周角是直角。90度的圓周角所對的弦是直徑。

  圓心角計(jì)算公式: θ=(L/2πr)×360°=180°L/πr=L/r(弧度)。

  即圓心角的度數(shù)等于它所對的弧的度數(shù);圓周角的度數(shù)等于它所對的弧的度數(shù)的一半。

 、 如果一條弧的長是另一條弧的2倍,那么其所對的圓周角和圓心角是另一條弧的2倍。

 。3)有關(guān)外接圓和內(nèi)切圓的性質(zhì)和定理

 、僖粋三角形有唯一確定的外接圓和內(nèi)切圓。外接圓圓心是三角形各邊垂直平分線的交點(diǎn),到三角形三個頂點(diǎn)距離相等;

 、趦(nèi)切圓的圓心是三角形各內(nèi)角平分線的交點(diǎn),到三角形三邊距離相等。

 、跼=2S△÷L(R:內(nèi)切圓半徑,S:三角形面積,L:三角形周長)。

 、軆上嗲袌A的連心線過切點(diǎn)。(連心線:兩個圓心相連的直線)

 、輬AO中的弦PQ的中點(diǎn)M,過點(diǎn)M任作兩弦AB,CD,弦AD與BC分別交PQ于X,Y,則M為XY之中點(diǎn)。

 。4)如果兩圓相交,那么連接兩圓圓心的線段(直線也可)垂直平分公共弦。

  (5)弦切角的度數(shù)等于它所夾的弧的度數(shù)的一半。

 。6)圓內(nèi)角的度數(shù)等于這個角所對的弧的度數(shù)之和的一半。

 。7)圓外角的度數(shù)等于這個角所截兩段弧的度數(shù)之差的一半。

 。8)周長相等,圓面積比長方形、正方形、三角形的面積大。

  點(diǎn)、線、圓與圓的位置關(guān)系:

  點(diǎn)和圓位置關(guān)系

  ①P在圓O外,則 PO>r。

 、赑在圓O上,則 PO=r。

 、跴在圓O內(nèi),則 0≤PO<r。

  反過來也是如此。

  直線和圓位置關(guān)系

 、僦本和圓無公共點(diǎn),稱相離。 AB與圓O相離,d>r。

 、谥本和圓有兩個公共點(diǎn),稱相交,這條直線叫做圓的割線。AB與⊙O相交,d<r。

 、壑本和圓有且只有一公共點(diǎn),稱相切,這條直線叫做圓的切線,這個唯一的公共點(diǎn)叫做切點(diǎn)。AB與⊙O相切,d=r。(d為圓心到直線的距離)

  圓和圓位置關(guān)系

  ①無公共點(diǎn),一圓在另一圓之外叫外離,在之內(nèi)叫內(nèi)含。

 、谟形ㄒ还颤c(diǎn)的,一圓在另一圓之外叫外切,在之內(nèi)叫內(nèi)切。

 、塾袃蓚公共點(diǎn)的叫相交。兩圓圓心之間的距離叫做圓心距。

  設(shè)兩圓的半徑分別為R和r,且R〉r,圓心距為P,則結(jié)論:外離P>R+r;外切P=R+r;內(nèi)含P<R-r;

  內(nèi)切P=R-r;相交R-r<P<R+r。

  圓的計(jì)算公式:

  1.圓的周長C=2πr=或C=πd

  2.圓的面積S=πr2

  3.扇形弧長L=圓心角(弧度制)× r = n°πr/180°(n為圓心角)

  4.扇形面積S=nπ r2/360=Lr/2(L為扇形的弧長)

  5.圓的直徑 d=2r

  6.圓錐側(cè)面積 S=πrl(l為母線長)

  7.圓錐底面半徑 r=n°/360°L(L為母線長)(r為底面半徑)

  圓的方程:

  1、圓的標(biāo)準(zhǔn)方程:在平面直角坐標(biāo)系中,以點(diǎn)O(a,b)為圓心,以r為半徑的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是

 。▁-a)2+(y-b)2=r2。

  特別地,以原點(diǎn)為圓心,半徑為r(r>0)的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2+y2=r2。

  2、圓的一般方程:方程x2+y2+Dx+Ey+F=0可變形為(x+D/2)2+(y+E/2)2=

(D2+E2-4F)/4.故有:

 、佼(dāng)D2+E2-4F>0時,方程表示以(-D/2,-E/2)為圓心,以(√D2+E2-4F)/2為半徑的圓;

 、诋(dāng)D2+E2-4F=0時,方程表示一個點(diǎn)(-D/2,-E/2);

 、郛(dāng)D2+E2-4F<0時,方程不表示任何圖形。

  3、圓的參數(shù)方程:以點(diǎn)O(a,b)為圓心,以r為半徑的圓的參數(shù)方程是 x=a+r*cosθ, y=b+r*sinθ, (其中θ為參數(shù))

  圓的端點(diǎn)式:若已知兩點(diǎn)A(a1,b1),B(a2,b2),則以線段AB為直徑的圓的方程為 (x-a1)(x-a2)+(y-b1)(y-b2)=0

  圓的離心率e=0,在圓上任意一點(diǎn)的曲率半徑都是r。

  經(jīng)過圓x2+y2=r2上一點(diǎn)M(a0,b0)的切線方程為 a0·x+b0·y=r2

  在圓(x2+y2=r2)外一點(diǎn)M(a0,b0)引該圓的兩條切線,且兩切點(diǎn)為A,B,則A,B兩點(diǎn)所在直線的方程也為 a0·x+b0·y=r2。

  圓的歷史:

  圓形,是一個看來簡單,實(shí)際上是十分奇妙的形狀。古代人最早是從太陽、陰歷十五的月亮得到圓的概念的。在一萬八千年前的山頂洞人曾經(jīng)在獸牙、礫石和石珠上鉆孔,那些孔有的就很圓。到了陶器時代,許多陶器都是圓的。圓的陶器是將泥土放在一個轉(zhuǎn)盤上制成的。當(dāng)人們開始紡線,又制出了圓形的石紡錘或陶紡錘。古代人還發(fā)現(xiàn)搬運(yùn)圓的木頭時滾著走比較省勁。后來他們在搬運(yùn)重物的時候,就把幾段圓木墊在大樹、大石頭下面滾著走,這樣當(dāng)然比扛著走省勁得多。

  約在6000年前,美索不達(dá)米亞人,做出了世界上第一個輪子——圓型的木盤。大約在4000多年前,人們將圓的木盤固定在木架下,這就成了最初的車子。

  會作圓,但不一定就懂得圓的性質(zhì)。古代埃及人就認(rèn)為:圓,是神賜給人的神圣圖形。一直到兩千多年前我國的墨子(約公元前468-前376年)才給圓下了一個定義:圓,一中同長也。意思是說:圓有一個圓心,圓心到圓周的長都相等。這個定義比希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得(約公元前330-前275年)給圓下定義要早100年。

  任意一個圓的周長與它直徑的比值是一個固定的數(shù),我們把它叫做圓周率,用字母π表示。它是一個無限不循環(huán)小數(shù),π=3.1415926535……但在實(shí)際運(yùn)用中一般只取它的近似值,即π≈3.14.如果用C表示圓的周長:C=πd或C=2πr.《周髀算經(jīng)》上說"周三徑一",把圓周率看成3,但是這只是一個近似值。美索不達(dá)來亞人在作第一個輪子的時候,也只知道圓周率是3。魏晉時期的劉徽于公元263年給《九章算術(shù)》作注時,發(fā)現(xiàn)"周三徑一"只是圓內(nèi)接正六邊形周長和直徑的比值。他創(chuàng)立了割圓術(shù),認(rèn)為圓內(nèi)接正多連形邊數(shù)無限增加時,周長就越逼近圓周長。他算到圓內(nèi)接正3072邊形的圓周率,π= 3927/1250。劉徽把極限的概念運(yùn)用于解決實(shí)際的數(shù)學(xué)問題之中,這在世界數(shù)學(xué)史上也是一項(xiàng)重大的成就。祖沖之(公元429-500年)在前人的計(jì)算基礎(chǔ)上繼續(xù)推算,求出圓周率在3.1415926與3.1415927之間,是世界上最早的七位小數(shù)精確值,他還用兩個分?jǐn)?shù)值來表示圓周率:22/7稱為約率,355/113稱為密率。 在歐洲,直到1000年后的十六世紀(jì),德國人鄂圖(公元1573年)和安托尼茲才得到這個數(shù)值。現(xiàn)在有了電子計(jì)算機(jī),圓周率已經(jīng)算到了小數(shù)點(diǎn)后六十萬億位小數(shù)了。

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