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与圆的应用相关的综合实践问题

 妍小青 2024-03-10 发布于上海

内容梗概

与圆相关的综合实践问题的题型主要有以下几类:①与垂径定理相关的综合问题(求拱桥的半径问题、荡秋千问题、水面上升高度问题等);②直线与圆的位置关系问题(求台风对某一个点的影响范围问题、求噪音对某一个居民区的影响时常问题);③扇形内接正方形面积最大的问题。
对于此类问题的解决,需要运用模型思想,即将实际问题抽象成数学模型,从而利用数学中几何图形的性质定理解决实践问题。

PART 01

与垂径定理相关的综合实践问题




性质定理回顾

典型应用问题

01 “赵州桥”问题

 “赵州桥”问题及其变式

解法分析:本题需要先找出弓形的圆心。第(1)问利用垂径定理,联结圆心和点C及点A,构造直角三角形,利用构图定理求半径长度;第(2)问结合仰角的意义,同样构造直角三角形,通过两次利用勾股定理求出水面上升的高度。

 引申:关于求水面上升高度的问题

问题1:如左图,是一个油罐的横截面,里面储存的油高度为1米,其宽度为6米,则该油罐的半径为多少?

解法分析:如右图,通过联结AO、过点O左AB的垂线交弧AB于点C,通过设半径为R,利用勾股定理即可求出半径长度。
问题2:若继续加油,若油面的宽度由6米变为8米,那么油面上升的高度为多少米?
解法分析:如下图所示,油面宽度变为8米有以下两种情况,即本题转化为“平行弦”问题,需要分类讨论,再次利用勾股定理求出两条平行弦的距离就是油面上升的高度。

02 “圆材埋壁”问题

解法分析:本题虽涉及数学阅读,但是其本质还是可以化归为“利用垂径定理及其推论”求半径问题。

03 “荡秋千”问题

解法分析:荡秋千问题实际上涉及到模型思想,将秋千的固定点联想为圆心,秋千绳长联想为半径,当秋千静止时,绳长垂直于地面;当秋千荡到最高点时,其水平距离可以抽象为平行于地面的弦,即可联想到垂径定理模型。对于本题而言,解题路径如下:

方法梳理




PART 02

与直线与圆位置关系相关的综合实践问题




性质定理回顾

典型应用问题


01 噪声对某一个点影响范围的问题

解法分析:本题需要考察的是噪声对于点A的影响范围。对于噪声是否影响点A,只需要过点A作MN的垂线,若小于影响范围,则有影响。若要考虑影响的范围,则以A为圆心,100为半径画圆,与MN有两交点B、C,则BC的长度就是影响的距离,除以速度就是影响的时间。

02 噪声对某一段距离影响范围的问题

解法分析:本题的第(1)问通过联结连接PA,在Rt△PAH中利用勾股定理来求PH的长度。
本题的第(2)问涉及分析受影响的范围:以车子为圆心,以39米为半径画圆,当这个圆恰好经过点A时,确定圆心P,当这个圆恰好与AB相切时,确定圆心Q,则隔音板的长度是PQ的长度。通过解Rt△ADH、Rt△CDQ分别求得DHDQ的长度,然后结合图形得到:PQPH+DQ-DH,把相关线段的长度代入求值即可.

 引申:关于噪音对一排居民楼影响的分类讨论问题


方法梳理




PART 03

与扇形内接正方形相关的综合实践问题




解法分析:本题的解决策略可以联想直角三角形中内接正方形面积最大的问题,可以联想以下两种情况:

由此类比出扇形中内接正方形面积最大问题的解法:




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