师:同学们,今天我们学习点与圆、直线与圆的位置关系,以及三角形的内切圆。本节课的学习目标有三个:一是理解三角形内切圆和内心的概念;二是会作三角形的内切圆,体会划归思想;三是能利用三角形内切圆及内心的知识进行相关计算。

  首先,看问题一:如图,有一块三角形的铁皮余料,怎样在上面截下一块圆形用料,使截得的圆面积最大?通过画草图我们发现,有多种画法,不断移动并放大圆,会出现圆与三角形一边相切,或两条边相切的情况。要使圆面积最大,这个圆需与三角形三边都相切。那如何截出这块最大面积的圆呢?也就是如何作一个圆,使其与已知三角形各边都相切?根据圆的定义,画圆需确定圆心和半径。

  我们先来找圆心。假设已作出这个圆,它与三角形三边都相切,即三角形三边是圆的切线。根据切线性质,圆心到切线的距离等于半径,也就是圆心(O)到三角形三边距离都相等,都等于半径。取其中两条边,可得圆心(O)到(AB)、(BC)的距离相等,由角平分线性质定理的逆定理可知,点(O)在(\angle ABC)的角平分线上,通过尺规作图可作出(\angle ABC)的角平分线。同理,圆心(O)到(BC)和(AC)的距离也相等,即点(O)在(\angle ACB)的角平分线上,那么圆心(O)就是(\angle ABC)和(\angle ACB)角平分线的交点,这样就找到了圆心位置。

  接着确定半径。已知圆心与切线,过点(O)作(OE\perp BC)于点(E),(OE)就是半径。以点(O)为圆心,(OE)为半径,就可画出这个圆。我们把这个圆叫做三角形的内切圆,由此得到三角形内切圆的概念:与三角形各边都相切的圆叫做三角形的内切圆,内切圆的圆心是三角形的内心,是三角形三条角平分线的交点。这就是本节课要学习的两个概念:三角形的内切圆和内心。接下来运用概念解决问题。

  先看例题,如图,三角形(ABC)的内切圆(O)与(BC)、(CA)、(AB)分别相切于(D)、(E)、(F),有三个小题。

  第一小题,若(AF = 4),(BD = 5),(CE = 9),求(AB)、(BC)和(AC)的长。目标是求三角形三边边长,已知(AF)、(BD)和(CE),求出(BF)、(CD)和(AE)的长就能解决问题。根据三角形内切圆定义及切线长定理,可得出(BF = BD = 5),(CD = CE = 9),(AE = AF = 4)。通过计算,(AB = AF + BF = 4 + 5 = 9),(BC = BD + CD = 5 + 9 = 14),(AC = AE + CE = 4 + 9 = 13),这道题就解决了。回顾这道题,通过三角形内切圆概念得出三组切线长定理的基本图形,隐含三组相等线段,通过线段相等进行计算得出答案,实质是已知切线长求边长的问题。

  第二问,若(AB = 9),(BC = 14),(CA = 13),求(AF)、(BD)和(CE)的长。与第一问相反,已知三角形三边边长求切线长。由第一问分析可知,题目隐含三组相等线段,即(AF = AE),(BF = BD),(CD = CE)。我们将这三组相等线段分别用字母(x)、(y)和(z)表示,根据题目条件可列出三元一次方程组:(\begin{cases}x + y = 9\y + z = 14\x + z = 13\end{cases}),通过计算可得(AF = 4),(BD = 5),(CE = 9)。这里体现了方程思想,也可减少未知数个数。设(AF = x),则(AE = x),由边长条件可得(BF = 9 - x),(CE = 13 - x),再根据切线长定理,(BD = 9 - x),(CD = 13 - x),利用最后一条边长条件列出一元一次方程,解方程得出答案。

  第三小问,若三角形(ABC)周长为(33),(OE = 4),求三角形(ABC)面积。分析题目条件,(OE = 4)说明三角形内切圆半径为(4),这道题就是已知三角形周长和内切圆半径求面积。关于三角形面积,关键是找底和高,但本题不知道任意一条边上的高。已知条件是周长和内切圆半径,解决关键在于建立面积与它们的联系。

  由三角形内切圆概念,三角形三边是圆的切线,根据切线性质,半径垂直于切线,得到(OE\perp AC)、(OD\perp BC)、(OF\perp AB)。有了垂直,可将三角形(ABC)分割成三角形(ABO)、三角形(BCO)和三角形(ACO)三个小三角形,内切圆半径就是这三个小三角形的高,从而建立三角形面积与内切圆半径的联系。通过列式可得:三角形面积( = \frac{1}{2}AB×r + \frac{1}{2}BC×r + \frac{1}{2}AC×r = \frac{1}{2}r×(AB + BC + AC)),(AB + BC + AC)就是三角形(ABC)的周长(33),(r)是内切圆半径(4),通过计算可得三角形(ABC)面积为(66),问题解决,这里用了割补法求三角形面积。

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《9年级上册数学 第24章 24.2点与圆,直线与圆的位置关系(3)——三角形的内切圆 逐字稿-4,052字 第5版》.docx
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