两圆外切的性质与应用

孙建洪

 

两圆的位置关系有外离、外切、相交、内切、内含五种关系,当相切的两个圆,除了切点外,每个圆上的点都各在另一个圆的外部时,我们称这两个圆外切。而且外切关系是两圆位置关系中比较重要的一种关系,它具有的性质较多。

4           性质(1) 外切两圆的连心线必经过它们的切点,且两个圆心之间的距离d(圆心距)

等于两个圆的半径之和,即d=R+r

两圆外切,其中任一个圆的过两圆切点的切线,也必是另一个圆的切线,也就是说,

两个圆心及切点这三点共线。

例1 若两圆半径分别为R,r(R>r),其圆心距为d,且 ,则两圆的位置关系是__________.

解:因为

所以

所以

所以d=R+r(R+r=-d不合题意).

因此两圆的位置关系是外切.

二、外切的两圆,共有三条公切线,其中两条是外公切线,一条是内公切线,内公切线过两圆的切点且垂直于它们的连心线。

如图1,半径为r、R的⊙外切,外公切线AB分别切⊙于A、B,那么AB就是外公切线长。连,由切线性质知

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可证得四边形ABCD为矩形,得

 

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因此,

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而在RtΔ

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性质(2)   外公切线长等于

7         两圆外切,经常添的辅助线是内公切线,因为内公切线可以产生两圆相等的弦切角,可将两圆的元素联系起来.

性质(3)   添内公切线是解决两圆外切问题的金钥匙.

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例2  已知如图2, ⊙外切于点C,PA切⊙于点A,交⊙于点P、D,直接PC交⊙于点B。

求证:AC平分∠BCD。

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解:过C作⊙的内公切线`MN交AP于M,所以∠MCD=∠P.

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又PA切⊙于点A,

所以∠MAC=∠ACM,

所以∠ACB=∠P+∠MAC=∠MCD+∠MCA=∠DCA.

即AC平分∠BCD.

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四.看下一例:如图3, ⊙外切于点P,AB为两圆的外公切线,切点为A、B,求证为直角三角形.

 

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解:过P作内公切线交AB于E,由切线长定理知EB=EP,EP=EA,即EB=EP=EA,根据定理(在一个三角形中,一边上的中线等于该边的一半,那么这个三角形是直角三角形)知为直角三角形.

此题中AB为外公切线与两圆的切点,P为两圆切点.

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我们习惯上把称为切点三角形.

在关于两圆外切关系的几何证明题中,运用切点三角形来分析问题,解决问题,可以收到事半功倍的效果,它的应用在两圆外切中尤为重要.

性质(4) 切点三角形是直角三角形.

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例4(重庆市中考题)如图4, ⊙外切于点P,内公切线PC与外公切线AB(A、B分别是⊙上的切点)相交于点C,已知⊙的半径分别为3、4,则PC的长等于________.

 

分析:由于AB为外公切线,由性质(2)知

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又由性质(4)知为直角在三角形且CP=CB=AC,故CP为斜边AB上的中线,因此

 

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例5.如图5, ⊙外切于点P,AB为两圆的外公切线,切点为A、B,连心线

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于C,交⊙于D,CA与DB的延长线相交于Q,求证:.

 

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简析:连AP、BP,由上题知∠APB=Rt∠,又∠CAP=∠PBD=Rt∠,故由四边形内角和定理知∠Q=Rt∠,即

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两圆外切关系的这些性质,在解题时要灵活的应用.在例4、例5中的切点三角形并不是现成有的,而是添线构造出来的,难度稍大些,因此脑子中对切点三角形这些性质必须有深刻的印象,才能举一反三,触类旁通.

 

 

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