隐圆模型:看不见的辅助圆
隐圆模型处理题面中没有圆、但动点满足「到定点距离定长」或「对定线段张定角」等条件的问题:把隐藏的圆补画出来,动点就被锁定在圆上,再用圆周角、点与圆的位置关系求路径与最值。
结构:定点 、 确定弦 ,动点 满足 为定角(图中 在圆上部), 为隐圆圆心, 为半径(图中以虚线画出 、、)。
标准形:题面无圆,动点 满足定点定长或定弦定角条件,求 的轨迹、路径长或与 有关的距离、角度最值。
适用前提与边界条件
- 题面没有给出圆,但条件满足圆的定义或圆周角定理的逆用,才需要「补圆」
- 定弦所对的圆周角为直角时,隐圆的直径就是这条定弦;为一般定角时,需先求圆心再画圆
求解策略
- 识圆:抓「到定点距离定长」或「对定线段张定角(含直角)」的信号
- 补圆:定长型以定点为圆心;张直角型以定弦为直径;一般定角型在弦的中垂线上定圆心
- 锁定:确认动点在整圆还是一段弧上(注意张角相等有优弧、劣弧两解)
- 求果:用圆周角转化角度,用「圆心距加减半径」求距离最值
模型结构
如图,、 是两个定点(确定弦 ),动点 对弦 始终张开定角 。题面并没有画圆,但满足这一条件的所有点 恰好落在同一个圆上——这个没有被画出来、需要自己补出的圆 就是隐圆,图中虚线 、、 是它的半径,。
隐圆的另一种更朴素的信号是「定点定长」:动点 到定点 的距离恒等于 ,由圆的定义, 就在以 为圆心、 为半径的圆上。
核心结论与推导
结论:常见隐圆有三类来源——
- 定点定长:(圆的定义), 在圆 上;
- 定弦张直角:(圆周角定理逆用), 在以 为直径的圆上;
- 定弦张定角: 为一般定角, 在过 、 的两个对称圆中的一个上。
证明(第 2 类):取 的中点 ,则 。设 ,连接 。在直角三角形 中,斜边中线等于斜边的一半,故
于是 、、 三点到 的距离相等, 在以 为直径的圆上。第 3 类同理:同弧所对的圆周角相等,张角等于定角 的点恰在以 为弦、所含圆周角为 的弧上。
典例精析
例:如图,定线段 ,动点 满足 , 为另一定点,且 到 中点 的距离为 。求 的最大值。
解:由「定弦张直角」, 在以 为直径的隐圆上,圆心为 ,半径 。于是
等号在 、、 共线且 在 、 之间时取得。
常见变式
- 定点定长求路径:如折叠后落点到折痕某定点距离不变,落点走出圆弧,路径长用弧长公式 计算。
- 张直角+斜边定长:直角顶点运动而斜边固定,顶点轨迹是圆(直径为定斜边)。
- 对角互补型:四边形中 时四点共圆,也是隐圆的一种识别方式。
对比与联系
| 模型 | 动点约束 | 隐圆的圆心 | 典型问题 |
|---|---|---|---|
| 定点定长 | 到定点距离为 | 该定点 | 路径、距离最值 |
| 定弦张直角 | 定弦 中点 | 直角顶点轨迹 | |
| 定弦张定角 | 弦中垂线上 | 张角、弧长 | |
| 阿氏圆 | 两定点连线上 | 加权距离最值 |
正例与反例
✅ 正例
- 动点 满足 ( 定点),则 在以 为圆心、 为半径的隐圆上
- 动点 对定线段 恒有 ,则 在以 为直径的隐圆上
❌ 反例
- 到两定点距离之比为常数(不为 )时轨迹是阿氏圆,圆心虽在两定点连线上但要按比例计算,不能直接把某定点当作圆心
高频误解与考试易错
- 见定点定长却只连线段:只要动点到定点距离恒定,轨迹就是整个圆(或一段弧),不是线段
- 张直角时圆心找错:直角所对的弦是直径,圆心在定弦中点,不要另起炉灶找圆心
- 求最值忘记用半径:锁定隐圆后,距离最值应转化为「点到圆心距离 半径」
常见问题
隐圆和阿氏圆有什么区别?
隐圆由「定点定长」或「定弦定角」直接生成,圆心半径一目了然;阿氏圆由「到两个定点距离之比为定值(不为 1)」生成,圆心在两定点连线上但需要计算,是一种特殊的隐圆。
张角为一般定角(不是直角)时圆心怎么定?
设张角为 :圆心在定弦 的垂直平分线上,弦心距与半径满足 (正弦为九年级下内容,此前可用作图与圆周角定性判断),动点两侧各有一个对称的候选圆,按题意所在侧选取。
补出隐圆后最值怎么求?
动点 锁定在圆 (半径 )上:到定点 的距离最大为 、最小为 ;到定直线的距离最值为点 到直线距离加减半径。
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;圆周角、点和圆的位置关系)