垂径定理模型:直径垂直弦则平分弦
垂径定理模型给出:直径垂直于弦,则直径平分这条弦;逆定理也成立。是圆中求弦长、圆心距、半径的核心工具。
结构:圆 ,直径 弦 于 ,、 为半径(虚线)。
标准形:直径垂直于弦,则直径平分这条弦。
适用前提与边界条件
- 直径必须垂直于弦,「垂直」是核心条件
- 逆定理:平分弦(非直径)的直径垂直于弦
求解策略
- 认垂直:确认直径与弦垂直
- 用定理:直径平分弦,
- 连半径:构造直角三角形
- 用勾股:,求弦长或圆心距
模型结构
核心结论与推导
结论(垂径定理):,且 ,。
推导:连接 、,则 (半径)。,由等腰三角形三线合一, 是底边 上的高,也是中线,故 。
逆定理:平分弦(非直径)的直径垂直于这条弦。
典例精析
例:圆 半径为 ,弦 ,求圆心 到弦 的距离。
解:作 于 ,由垂径定理 。在 中,
常见变式
- 求弦长:已知半径和圆心距,。
- 求半径:已知弦长和圆心距,。
- 弧平分:直径垂直弦,也平分弦所对的两条弧。
对比与联系
| 模型 | 条件 | 结论 |
|---|---|---|
| 垂径定理 | 直径 弦 | 平分弦与弧 |
| 折弦定理 | 弧中点 + 垂线 | 垂足平分折弦 |
| 圆周角定理 | 同弧 | 圆周角相等 |
正例与反例
✅ 正例
- 直径 弦 于 ,则 ,且 、(平分弦所对的两条弧)
❌ 反例
- 直径与弦斜交时,直径不平分弦
高频误解与考试易错
- 平分弦当直径:逆定理中平分的弦不能是直径,否则任意直径都平分
- 垂直条件漏用:只有垂直才有平分,斜交的直径不平分弦
- 圆心距与弦长公式混:弦长 , 为圆心到弦的距离
常见问题
垂径定理的核心是什么?
直径垂直于弦,则直径平分这条弦(以及弦所对的两条弧)。即「垂直 → 平分」,逆定理「平分 → 垂直」也成立。
垂径定理怎么证明?
连接圆心 与弦两端 、,(半径),,由等腰三角形三线合一得 。
垂径定理有什么用?
求弦长、圆心距、半径,构造直角三角形用勾股定理,证线段相等或弧相等。
依据与出处
- 人教版(2024 审定)九年级上册 第二十九章《圆》(2026 秋起使用;垂径定理)