倍弦

倍弦

倍弦(multiple chord )是平面幾何術語,是與相交圓有關的的一種特殊,過兩圓交點的直線被兩圓截得的部分叫做倍弦。

基本介紹

  • 中文名:倍弦
  • 外文名:multiple chord
  • 所屬學科:數學
  • 所屬問題:平面幾何(圓)
基本介紹,倍弦的作圖,

基本介紹

倍弦是一種特殊弦,指與相交兩圓有特定位置關係的線段。如圖1所示,若兩圓相交,過一交點引直線與兩圓再交於此交點的兩側,則所交兩點間的線段(CD)稱為倍弦
倍弦
圖1

倍弦的作圖

【例1】已知圓O和圓O'相交於A,過A作直線與圓O、圓O'相交於B、C,使AB+AC=m(m為已知長)。
解:分析 (i) 設B、C在點A的異側,所求直線BAC已作出,過O、O'作BC的垂線OE、O'F,則E、F各為AB、AC的中點。所以EF=1/2BC=m/2。又過O作O'F的垂線OM,則OM=EF=m/2。
因此可作圖2如下。
作圖 以OO'為斜邊作直角三角形OMO',使OM=m/2,過A作OM的平行線與兩圓相交於B、C,則直線BAC為所求的直線。
倍弦
圖2
證明 過O、O'作BC的垂線OE、O'F,其垂足為B、F,則EFMO為矩形。因EF=OM=m/2,且E、F為AB、AC的中點,所以EF=1/2BC,BC=2EF=m。
討論 要使本題成立,必須OO'不小於OM,即
,因此
時,一般有兩解;
吋,有一解;
時,無解。
(ii) B、C在A的同側時,用迴轉法作圖,延長O'A,取AO"=O'A,以O"カ圓心、O"A労半徑作圓,對於圓O和圓O“作倍弦BAC',使AB+AC'=m,延長C'A與圓O'相交於C,則ACB為所求直線。因為圓O'和圓O"是相交於A的等圓,所以AC=AC',AB+AC=AB+AC'=m。
倍弦
圖3
【例2】在上題中,使AB和AC的差等於已知長。
解 分析 (i)若B、C在點A同側,設符合條件的線段ABC已作出。過O、O'作AC的垂線OF、O'E,則
AE=1/2AC,AF=1/2AB,所以EF=1/2(AB-AC)=m/2,過O'作OF的延長線的垂線O'G,則OG=EF=m/2,因此直角三角形OO'G可定。
作圖 以OO'為斜邊作直角三角形OO'G,使O'G=m/2(或OG=m/2)。過A作O'G的平行線與圓O、O'相交於B、C,則ABC即為所求作的直線。
倍弦
圖4
證明討論略。
(ii) 若B、C在A的異側,先作圓O'關於點A的對稱圓O”,然後以兩圓O、O"代替兩圓O、O',按上題作圖,倍弦即可確定。
別解 設AC-AB=m,過OO'的中點E作BC的垂線EF,設AB、AC的中點分別為P、Q,則AQ=1/2AC,AP=1/2AB,AQ-AP=1/2(AC-AB)=m/2,又E為OO'的中點,F為PQ的中點,所以AF=1/2(AQ-AP)=m/4。
因此可作圖如下。
倍弦
圖5
作圖 設OO'的中點為E,以AE為直徑作半圓,在半圓上求點F,使AF=m/4,則割線BAFC即為所求直線。
【例3】已知圓O和圓O'相切於點B,過B作直線與兩圓相交於E、F,使EF等於已知長l。
作圖 設兩圓連心線00'的延長線與兩圓相交於A、C,以C為圓心,l為半徑作圓。過A作圓的切線AD,過兩圓的切點B作EF//CD,與兩圓相交於E、F,則直線EF內所求直線。
倍弦
圖6
證明 ∠AEB和∠BFC都是半圓周角,所以都是直角。因此BFCD為矩形,EE=CD=l,EE即內所求的直線。
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