问题引入
题目里常见的说法是:"点 P 满足 ∠APB = 60°(A、B 是定点),求 PB 的最小值。"
题目没有画出圆,但圆其实在那里——P 并不是随便跑的,它被限制在一段圆弧上。这段看不见的圆弧就是隐圆。
动态观察
A、B 是定点,拖动 P 沿弧移动;也可以拖动下方的 α 滑块改变给定的张角大小。
- 拖动 P 沿弧移动,盯住 ∠APB 一行,看它是否始终等于滑块上的角度。
- 拖动 α 滑块,观察隐圆的大小如何随张角变化(张角越大,圆越小)。
- 注意圆心的位置:它总在 AB 的垂直平分线上,且在弧的另一侧。
规律发现
若定点 A、B 与动点 P 满足 ∠APB = α(定值),则 P 在以 AB 为弦的两段圆弧上运动,这段弧属于一个确定的圆:
α 越大,R 越小;当 α = 90° 时 R = AB ÷ 2,隐圆就是以 AB 为直径的圆。
A、B 为定点,动点 P 满足 ∠APB = 60°。当 P 运动到使 △PAB 中 PA = PB 时,∠PBA 等于多少度?
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PA = PB 时三角形是等腰三角形,两个底角相等。由内角和 (180° − 60°) ÷ 2 = 60°,所以 ∠PBA = 60°;此时 △PAB 其实是等边三角形(三边都等于 AB)。顺带一提:等边三角形的外接圆半径等于边长除以 √3,所以此时隐圆半径 R = AB ÷ √3。
原理解释
道理就是圆周角定理的逆用:
- 在同一个圆中,同一条弦所对的圆周角都相等;
- 反过来,若对同一条线段 AB 张成的角都等于 α,这些点就落在同一个圆上。
圆心在 AB 的垂直平分线上;由弦长公式 AB = 2R sinα 得 R = AB ÷ (2 sin α)。注意轨迹是两段弧(AB 的两侧各一段),题目通常只取其中一侧。
隐圆最大的用处是求最值:把"求 PA 的最小值"转化为"求定点 A 到圆上一点的距离最小值",答案就是 AO − R(O 为圆心)。
A、B 两点间距离为 4,动点 P 满足 ∠APB = 90°,则 P 所在圆的半径是多少?(只填数字)
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α = 90° 时 R = AB ÷ (2 sin 90°) = 4 ÷ 2 = 2。这正是"直径所对圆周角是直角"的隐圆版本:P 在以 AB 为直径的圆上。
例题应用
隐圆类最值题的标准步骤:
- 找出定点与定角,确认动点的轨迹是隐圆。
- 用 R = AB ÷ (2 sin α) 算出半径,并确定圆心的位置(AB 的垂直平分线上)。
- 把要求的线段最值改写成"某定点到圆上一点的距离"。
- 最小值 = 定点到圆心的距离 − 半径;最大值 = 该距离 + 半径。
在本单元的画板上,把 α 滑块从 40° 拖到 90°,观察隐圆半径与圆心位置的变化。当 α 接近 90° 时圆心会移向哪里?
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参考结论:α 从 40° 增大到 90° 时,R = AB ÷ (2 sin α) 单调减小,圆心逐渐向 AB 靠近。α = 90° 时 R = AB ÷ 2,圆心正好落在 AB 的中点——隐圆退化成以 AB 为直径的圆,与「直径直角」单元完全接上。