两圆导角证垂心

2024年仙桃高中招生考试数学卷第22题

打开网易新闻 查看更多图片

中考压轴题对于两个圆的题型较为少见,毕竟两圆位置关系在新课标中并没有明确要求,然而实际命题中,并非出现了两个圆,就一定要用到两圆位置关系,所以圆的数量不是硬性规定,也不必一见两圆就认为超纲。

存在两个圆的前提下,特别是两圆相交时,一个圆中的圆周角,是如何等于另一个圆中的圆周角的,需要仔细观察,那些“跨越”两圆的线,一定是研究的重点。

题目

如图,圆O1与圆O2交于A、B两点,AC为圆O1的直径,D为弧BC上一点,直线CD,AD分别与圆O2交于点E,H,HE的中点F在直线BC上,证明:H为△ACE的垂心.

打开网易新闻 查看更多图片

解析:

01

在圆O1中,AC是直径,所以∠ADC=90°,即AD已经成为△ACE的一条高;

我们连接CH,只要能证明CH⊥AE,则点H必然是垂心;

连接CH之后,我们延长CF,交圆O2于点G,使它看上去有点像“中线倍长”,但到底是不是,能否构造出相应的全等三角形,值得尝试,如下图:

打开网易新闻 查看更多图片

在圆O1中,∠BCD=∠BAD,在圆O2中,∠BAH=∠BGH,所以我们得到∠BCD=∠BGH,顺便得到CE∥GH,发现图中△CEF≌△GHF,于是CE=GH,得到平行四边形CEGH,这需要连接EG;

由于AC是直径,我们还能得到∠ABC=90°,即∠ABG=90°,转到圆O2中,AG一定是它的直径,不妨连接AG,如下图:

打开网易新闻 查看更多图片

在圆O2中,∠AEG=90°,即EG⊥AE,而平行四边形CEGH中,CH∥EG,所以CH⊥AE,说明CH是△ACE高的一部分,即两条高交点为H,所以它是△ACE的垂心;

解题反思

我在思考这道题的时候,还是走了不少弯路,首先是对点F是EH中点的条件百思不得其解,究竟它有什么用,第一眼确实没看出来,倒是∠ADC=90°可以轻易得到,也就是解析中的突破口,只要证明CH⊥AE即可;

于是便在AE与圆O1交点耗上了,将它与点C连接后,想证明点H在这条连线上,结果可想而之,不了了之,毕竟证明点在线上,难度较高;

真正找到突破线索是在题目中“中点F在直线BC上”,想尝试一下中线倍长构造全等,果然一下子就成功了,后面推导出平行四边形之后,思路就很顺畅了。

于是思考,如果是学生在解这道题,会不会也和我一样卡在理解中点F的作用上呢?

我觉得大概率会。

学生是老师教的,老师平时解题时的思维习惯,是会传染给学生的,尤其是在中等生身上,体现最为明显,所以在解题过程中的情感、态度、价值观,也一并传递了下去。

作为高招考试题,本题难度较高,适合平时对几何概念理解较深刻的学生,给学生做这道题,最好老师在一旁“观战”,去看看学生的思维,也方便获取学生思维的第一手资料,这就是备学情。