师:同学们好,今天的课题是圆周角第二课时——圆内接四边形。我们先来复习引入。什么是圆周角?顶点在圆上,并且两边都和圆相交的角叫做圆周角。那什么是圆周角定理呢?一条弧所对的圆周角等于它所对圆心角的一半。如图所示,∠BAC = 1/2∠BOC 。
现在观察与思考,看看图中的四边形有什么特点?我们能看到 A、B、C、D 四个点都在同一个圆上。当一个四边形的所有顶点都在同一个圆上,这个四边形就叫做圆的内接四边形,这个圆叫做这个四边形的外接圆。如图,四边形 ABCD 叫做⊙O 的内接四边形,⊙O 叫做四边形 ABCD 的外接圆。
接下来创设探究问题,圆内接四边形具有什么性质呢?为了研究这个问题,我们先来看看圆的特殊内接四边形,像矩形、正方形有哪些性质。矩形对边相等且平行,正方形对边相等、平行且邻边也相等。
从上面的性质可以看出,圆内接四边形的边之间似乎没有共同的性质。那角呢?我们注意到矩形和正方形所有角都是 90°,一般四边形不具备这样的特点,所以我们可以考虑两角之和。
问题一:如图,四边形 ABCD 为⊙O 的内接四边形,⊙O 为四边形 ABCD 的外接圆。那么∠A 与∠C、∠B 与∠D 之间有什么关系呢?我们注意到∠A 和∠C 是一对对角,∠B 和∠D 是一对对角。正方形和矩形的每一个角都是 90°,所以我们大胆猜想,∠A + ∠C = 180°,∠B + ∠D = 180°。
那如何证明这个结论是正确的呢?首先看证法一,连接 OB、OD。因为弧 BCD 和弧 BAD 所对的圆心角之和是 360°,所以∠A + ∠C = 180°。同理可证,∠ABC + ∠ADC = 180°。
再看另外一种证法,如图,连接 OA、OB、OC、OD。因为 OA = OB = OC = OD,所以∠1 = ∠5,∠2 = ∠6,∠3 = ∠7,∠4 = ∠8 。因为四边形内角和为 360°,所以∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 + ∠5 + ∠6 + ∠7 + ∠8 = 360°。经过化简可得∠1 + ∠2 + ∠3 + ∠4 = 180°。而我们又注意到∠1 + ∠2 = ∠BAD,∠3 + ∠4 = ∠BCD 。所以∠BAD + ∠BCD = 180°,同理可证∠ABC + ∠ADC = 180°。
同学们,通过以上两种证明方法,我们都得出一个结论:圆内接四边形的对角互补。除了这个,还有没有其他的性质呢?我们继续研究。
问题二:如图,延长 DC 到 E,问∠A 与∠BCE 有什么关系呢?我们来看图,因为 ABCD 是圆内接四边形,所以∠A + ∠BCD = 180°,∠BCD + ∠BCE = 180°。根据同角的补角相等,可得∠A = ∠BCE 。证明过程如下:因为∠A + ∠BCD = 180°,∠BCD + ∠BCE = 180°,所以∠A = ∠BCE 。
我们观察刚才得出的结论,由前面外角的定义可知,∠BCE 是四边形 ABCD 的一个外角,BCE 与∠BCD 相邻,∠A 与∠BCD 是对角,所以我们把∠A 叫做∠BCE 的内对角。由此我们得出另一个结论:圆内接四边形任何一个外角都等于它的内对角。
接下来总结一下圆内接四边形的性质:圆内接四边形的对角互补,且任何一个外角都等于它的内对角。如图,它的几何语言为:因为四边形 ABCD 内接于⊙O,所以∠A + ∠BCD = ∠B + ∠D = 180°,∠A = ∠BCE 。
讲完了性质,来看两道例题。
例一:在圆内接四边形 ABCD 中,∠A、∠B、∠C、∠D 的度数之比是 2 : 3 : 6,求这个四边形各角的度数。我们来分析一下,本题已知∠A、∠B、∠C、∠D 度数之比,我们可以用设参法,再根据圆内接四边形对角互补的性质,列出方程,进一步求出各个角的度数。过程如下:
解:设∠A、∠B、∠C、∠D 的度数分别等于 2x、3x、6x。因为四边形 ABCD 内接于圆,所以∠A + ∠C = ∠B + ∠D = 180°。所以 2x + 6x = 180°,解得 x = 22.5°。所以∠A = 2x = 45°,∠B = 3x = 67.5°,∠C = 6x = 135°,又因为∠B + ∠D = 180°,所以∠D = 180° - 67.5° = 112.5°。
我们再看下一题。
例 2:如图,已知 A、B、C、D 是⊙O 上的四点,延长 DC、AB 相交于点 E。若 BC = BE,求证:△ADE 是等腰三角形。我们分析一下条件,BC = BE,要证△ADE 是等腰三角形,我们自然想到等边可得等角,等角也可得等边。再结合 ABCD 是圆内接四边形,∠BCE 是其外角,利用外角等于内对角,可以得出结论。证明过程如下:
