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示意图帮助辨认条件,点名只作说明;图形和读数不能代替证明。
推论
常用推论
使用条件:半径为 r 的圆,圆心为 O,P 为固定点,X 在圆周上运动;d=OP。
取等:指不等式中的等号成立。讨论最值时,还要检查能使等号成立的位置是否符合题目条件。
最小值与最大值:PX 的最小值为 |d−r|,最大值为 d+r;两者都能在圆周上取到。
取值位置:P 不等于 O 时,在直线 OP 与圆的两个交点中,离 P 较近的一点取得最小值,较远的一点取得最大值;P 等于 O 时,所有位置的距离都等于 r。
符号表达
圆外:比较任意位置与两个交点
圆内:近交点的距离改为 r−d
圆心重合:每个位置都是半径
圆上:最短位置与 P 重合
X 是用于比较的圆上动点;P≠O 时,M、N 是固定的近、远交点。先比较任意位置,再说明把 X 移到哪里能取到等号;P 与 O 重合时,每个位置都取到相同距离。
怎样理解
先比较圆上任意位置 X:因为 OX 总等于 r,可以用 O、P、X 三点的距离和、距离差来限制 PX。P≠O 时,再把 X 放到直线 OP 与圆的交点,核对这些长度真的能取到。圆内用 r−d,圆外用 d−r,合写时才成为 |d−r|;P 与 O 重合时单独核对。
先了解这些知识
为什么不能更近或更远,等号在哪里取到
圆心 O、半径 r>0,P 为定点,d=OP,X 是圆上任意动点。先得到对所有 X 都成立的比较,再分 P 的位置验证等号。M、N 用来命名近、远交点,不把示例图上 X 的位置当作已知条件。
先比较所有允许位置
X 是任意圆上点,不预先放到取等位置。
先找不会超过的长度
经过 O 的折线路程不短于直达距离,所以 PX≤PO+OX=d+r。三点共线或有点重合时,这个“不超过”的关系仍成立,不只用于三角形。
再找不会低于的长度
同样有 PO≤PX+XO、OX≤OP+PX。移项后 PX≥d−r 且 PX≥r−d,所以 PX≥|d−r|;d 与 r 谁更大,就取哪一种非负的差。
圆外
d>r,近、远交点分别验证两个最值。
圆外:验证能取到
d>r 时,O、M、P 依次共线,PM=d−r;N 在 O 的另一侧,PN=d+r。把 X 分别移到 M、N,就得到最小值和最大值。
圆上
d=r,最短位置 X 与 P 重合;最长位置是另一侧直径端点。
圆上:重合时距离为零
d=r 时,P 本身在圆上。令 X 与 P 重合,距离 PX 为 0;令 X 在与 P 相对的直径端点 N,距离为 PN=2r。图中 P 与近交点 M 是同一个位置,不再画 PM。
圆内且不在圆心
0<d<r,近交点距离要用 r−d。
圆内:近交点的减法顺序改变
0<d<r 时,O、P、M 依次共线,PM=OM−OP=r−d;另一侧仍有 PN=PO+ON=d+r。两处都是圆上的允许位置,因此比较出的两个长度确实是最小值、最大值。
与圆心重合
d=0;不再使用由两个不同点确定的直线 OP。
圆心重合:单独核对
d=0 时,P 就是 O。每个圆上点到 P 的距离都是半径 r,不需要再确定直线 OP。最小值、最大值都等于 r,与两个公式一致。
理解时别漏掉:本条测量的是到圆周的距离,不是到圆内区域的距离;是三角形不等式与共线取等的常用应用,不是通过拖图读数得出的证明。