初中数学 · 动态几何实验室

边对角存在性

已知边 AB 与它所对的角 ∠APB = α —— P 的轨迹:以 AB 为弦的两段圆弧(圆周角定理)
∠APB = α ⟺ P 在弦 AB 的弓形弧上 | r = d / sin α,圆心距弦 d / tan α(d = |AB|/2)
模型同源真题 2024·江西南昌 ★★★★☆
如图,A(−1, 0)、B(1, 0),点 P 满足 ∠APB = 30°,则点 P 所在圆弧的半径 R = ______。
实验台 · 两段圆弧找交点
拖 A、B 沿 x 轴换边长,拖紫色圆心 C 沿中垂线调 α(90° 时 C 落在中点 = 直径圆),P 在 y 轴滑动磁吸候选点
⇅ 拖 动 我

◈ 实时观测

∠APB = α—
P 坐标—
当前判定—
半径 r = d/sin α—
候选(∠=α)—
有效候选数—
角对着边 —— 轨迹是圆弧,α=90° 退化为直径圆
∠APB = α ⟺ P 在以 AB 为弦的弓形弧上(上下各一段)
同弧所对圆周角相等 —— 圆弧上每个点看 AB 的张角都是 α;α = 90° 时圆心即 AB 中点,就是直角存在性的直径圆
口诀:对角画圆弧,九十直径出;圆心垂线上,半径弦半除正弦
实验台 · 约束线 x = t 可拖
拖 A、B、圆心 C 调 α,再拖绿色竖线 x = t —— d 与 r 比大小:相交 2 点、相切 1 点(可能是退化点!)、相离 0 点

◈ 实时观测

约束线—
圆 1(上弧)—
圆 2(下弧)—
d 与 r—
有效候选—
相切要当心:切点可能恰好是 A 或 B —— 退化舍去
圆与直线:d < r 相交 2 点 | d = r 相切 1 点 | d > r 相离 0 点
两圆各算一遍,再按「实测张角 = α」筛选、按「与 A/B 重合」排除 —— 存在性讨论的标准三连
口诀:先算 d 与 r,再筛张角,最后排退化

中考真题(冲刺)

围绕「对角画圆弧 · 九十直径圆 · 相交弦定理」· 做完先在实验台拖一拖验证

🏆 通关进度:0 / 6
第 1 关单选题直径圆★☆☆☆☆
2024·中考专项训练
A(−2, 0),B(3, 0),点 P 在 y 轴上,且 ∠APB = 90°,则满足条件的点 P 有( )
-3-2-11234-3-2-1123OxyA(−2, 0)B(3, 0)M(0.5, 0)P₁(0, √6)P₂(0, −√6)
A.1 个
B.2 个
C.3 个
D.0 个
答案:B(2 个)
∠APB = 90° ⟺ P 在以 AB 为直径的圆上:圆心 (0.5, 0),r = 2.5。与 y 轴联立:0.25 + h² = 6.25 ⟹ h = ±√6,两个点。
⚠️ 易错:圆心横坐标是 0.5 不是 0 —— 中点先算对,再联立。
第 2 关填空题一般圆弧★★★☆☆
2024·中考专项训练
A(−2, 0),B(3, 0),点 P 在 y 轴上,且 ∠APB = 60°,则满足条件的点 P 有 ______ 个。
-3-2-11234-5-4-3-2-112345OxyA(−2, 0)B(3, 0)∠=60° ✓∠=60° ✓∠=120°∠=120°
答案:2
d = 2.5,r = d/sin 60° ≈ 2.887,圆心 (0.5, ±1.443)。两圆各与 y 轴交 2 点共 4 个交点,但实测张角为 60° 的只有 (0, ±4.286) —— 另两个张角是 120°(同圆另一段弧)⟹ 2 个。
⚠️ 易错:圆与 y 轴的 4 个交点里一半是「补角弧」上的点(张角 180°−α)—— 必须逐点验角,不能数完交点就收工。
第 3 关填空题相离无解★★☆☆☆
2024·中考专项训练
A(0, 0),B(4, 0),点 P 在直线 x = 5 上,且 ∠APB = 90°,则满足条件的点 P 有 ______ 个。
-1123456-3-2-1123OxyA(0, 0)B(4, 0)x = 5d = 3 > r = 2
答案:0
直径圆:圆心 (2, 0),r = 2。圆心到直线 x = 5 的距离 d = 3 > r ⟹ 相离,0 个。
⚠️ 易错:存在性先看 d 与 r —— 没交点就别硬解方程,判别式小于零同样说明无解。
第 4 关填空题相切退化陷阱★★★★☆
2024·中考专项训练
A(0, 0),B(4, 0),点 P 在直线 x = 4 上,且 ∠APB = 90°,则满足条件的点 P 有 ______ 个。
-1123456-3-2-1123OxyA(0, 0)B(4, 0)=切点,退化!x = 4(d = r 相切)
答案:0
圆心 (2, 0),r = 2,d = |4−2| = 2 = r ⟹ 相切,唯一切点 (4, 0) —— 但它就是 B 本身,P 与 B 重合不成三角形,退化舍去 ⟹ 0 个。
⚠️ 易错:「相切 1 个」想当然写 1 —— 切点恰为端点时全体归零。存在性题的退化检查永远在交点之后。
第 5 关解答题圆周角定理★★★★☆
2024·中考专项训练
请说明:为什么「∠APB = α(α 为定值)」的点 P 的轨迹是以 AB 为弦的两段圆弧,并写出半径 r 与 |AB|、α 的关系。
ABCP∠ACB = 2α(圆心角)∠APB = α = ½∠ACB,|AB| = 2r sin α
说明(圆周角定理及其逆用)
过 A、B、P 作圆,圆心为 C。圆周角定理:∠APB = α ⟺ 弧 AB(不含 P 的一侧)的圆心角 ∠ACB = 2α(P 在优弧上时取 360°−2α 同理)。圆心角固定 ⟹ 圆心 C 在 AB 中垂线上且位置固定 ⟹ P 在这段弧上变动时张角恒为 α;AB 下方对称还有一段。
弦长公式:|AB| = 2r sin α ⟹ r = |AB|/(2 sin α)。
⚠️ 易错:α 与圆心角是 2 倍关系不是相等;α = 90° 时 sin α = 1,r = |AB|/2,正是直径圆。
第 6 关探究题相交弦定理★★★★★
2024·中考专项训练
A(−1, 0),B(2, 0),点 P 在 y 轴上。
(1)当 ∠APB = 90° 时,满足条件的点 P 有 ______ 个;
(2)此时 OP² = ______;
(3)当 ∠APB = 45° 时,满足条件的点 P 有 ______ 个。
-2-1123-2-112OxyA(−1, 0)B(2, 0)P₁(0, √2)P₂(0, −√2)
(1)
(2)
(3)
答案:(1)2(2)2(3)2
(1)直径圆:圆心 (0.5, 0),r = 1.5 ⟹ 0.25 + h² = 2.25 ⟹ h = ±√2,2 个;
(2)OP² = h² = 2 —— 正是相交弦定理:OP² = OA·OB = 1×2(直径圆与 y 轴两交点 P₁P₂ 是被 y 轴平分的弦,OA·OB = OP₁·OP₂ = OP²);
(3)α = 45°:r = 1.5/sin 45° ≈ 2.121,圆心 (0.5, ±1.5),两圆与 y 轴 4 个交点中张角为 45° 的是 (0, ±3.562) ⟹ 2 个。
⚠️ 易错:相交弦定理里 OP 被 x 轴平分是因为圆心在 x 轴上(α=90° 特例),一般 α 不成立 —— 别把特例当通法。
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