四点共圆是《圆》一章的重要内容,在几何中应用较为广泛. 如何证四点共圆呢?这里给同学们介绍五种方法.
第一,利用圆的定义:即到一定点距离相等的各点共圆.
例1如***1,试证明菱形ABCD各边中点E、F、G、H四点共圆.
思路和证明:应用定义,去证OE=OF=OG=OH. 这很容易办到,所以E、F、G、H共圆.
第二,若两个(或多个)直角三角形共斜边,则各顶点共圆.
例2已知:如***2,AB和AC与O相切于B、C,P是O上一点,且PEAB于E,PDBC于D,PFAC于F,求证:PD2=PE・PF.
思路和证明:欲证PD2=PE・PF,即证PD/PF=PE/PD,只需证PFD∽PDE. 由于这里证边成比例比较困难,因而转证对应角相等,即证∠PDE=∠PFD,∠PED=∠PDF,这需从切线、垂线、四点共圆去思考.
因两个直角三角形RtPBD、RtPBE共斜边PB,因此,B、D、P、E四点共圆,同理D、C、F、P四点共圆,连PB、DE、PC、DF可得∠PDE=∠PBE,∠PBD=∠PED,∠PFD=∠PCD,∠PDF=∠PCF,又AB、AC是O的切线,得∠PBE=∠PCD,∠PBD=∠PCF(弦切角).于是得∠PDE=∠PFD,∠PED=∠PDF,所以PFD∽PDE成立.
第三,利用圆内接四边形的判定定理:对角互补的四边形内接于圆(四顶点共圆);外角等于内对角的四边形内接于圆(四顶点共圆).
例3如***3,从O直径的一端点A,向过另一端点B的切线上作直线AE、AF,分别交O于点C、D,求证:C、E、F、D四点共圆.
思路和解答;欲证C、E、F、D四点共圆,只需证∠ADC=∠AEB. 连CD、CB,由于已有A、C、B、D四点共圆,可知有∠ADC=∠ABC,再由∠AEB+∠CBE=90°,∠ABC+∠CBE=90°得∠ABC=∠AEB. 于是∠ADC=∠AEB,结论成立.
第四,若两个三角形有公共底边,且顶角相等,又位于公共底边同侧,则四点共圆.
例4如***4,在ABC中,三条高线AD、BE、CF交于O,延长AD至G,使DG=DO. 求证:A、B、G、C四点共圆.
思路和证明:连BG、CG,欲证A、B、G、C四点共圆,只需证得∠ACB=∠AGB,根据已知易证BOD≌BGD,便有∠BGD=∠BOD,现只需证∠BOD=∠ACB了.因为D、C、E、O四点共圆,∠BOD是四边形DCEO的外角,所以的确有∠BOD=∠ACB,于是∠ACB=∠BGD=∠AGB,结论成立.
第五,利用相交弦定理的逆定理:若两条线段AB、CD相交于点P,且满足AP・BP=CP・DP,则A、B、C、D四点共圆.
例5如***5,P为O外一点,引切线PA、PB,A、B是切点,连结AB与OP,它们相交于点M,过点M任引弦CD,求证:O、C、P、D四点共圆.
思路和解答:欲证O、C、P、D四点共圆,受相交弦定理的逆定理的启示,只需证明OM・PM=CM・DM. 由于易知O、A、P、B四点共圆(两个直角三角形共斜边),由相交弦定理得OM・PM=AM・BM,而再由A、C、B、D四点共圆,得AM・BM=CM・DM,便有OM・PM=CM・DM. 结论显然成立.