模型

对角互补模型:四点共圆与对角线平分

四边形一组对角互补时,四个顶点必共圆;若再添一组邻边相等,对角线就会平分另一组对角。拖动 D 可同时验证这两条。

问题引入

四边形的内角和是 360°,所以只要一组对角互补(和为 180°),另一组对角也必然互补。

条件听起来平常,但它其实非常强:它逼着四个顶点落在同一个圆上。这就是「四点共圆」最常用的判定之一,也是中考里"隐圆"类问题的入口。

动态观察

图中 A、B、C 固定在圆上,拖动 D 沿圆移动,观察对角之和的变化。

对角互补模型:四点共圆与对角线平分
  1. 拖动 D 沿圆周移动,盯住侧栏的 ∠A + ∠C 一行,看它是否变化。
  2. 注意 D 无论移到哪里,四个顶点始终在同一个圆上——这正是本单元要说明的事。
  3. 勾选侧栏的「让 D 满足 AB = AD」,再看 ∠BCA 与 ∠ACD 两行读数。

规律发现

只要 A、B、C、D 四点共圆,对角就互补:

∠A + ∠C = 180°,且 ∠B + ∠D = 180°

反过来,对角互补也是四点共圆的判定:若四边形的一组对角互补,则四个顶点共圆。

圆内接四边形 ABCD 中,∠A = 85°,则 ∠C 等于多少度?

  • A85°
  • B95°
  • C105°
查看答案

圆内接四边形对角互补,∠C = 180° − ∠A = 180° − 85° = 95°。

原理解释

为什么共圆就互补? 用圆周角定理:∠A 所对的是不含 A 的那段弧 BCD,∠C 所对的是弧 BAD,两段弧正好拼成整个圆:

∠A + ∠C = ½ ⌒BCD + ½ ⌒BAD = ½ × 360° = 180°

为什么互补就共圆? 作 △ABD 的外接圆,再比较 C 与这个圆的位置关系:C 在圆内时 ∠BCD 偏大、在圆外时偏小,只有当 C 恰好落在圆上,∠BCD 才正好等于 180° − ∠A。所以对角互补的四边形,第四个顶点一定落在外接圆上。

两条合起来就是:对角互补 ⇔ 四点共圆。

四边形 ABCD 中,若 ∠A + ∠C = 180°,可以推出什么结论?

  • A四点共圆
  • B四边相等
  • C对角线互相平分
查看答案

∠A 与 ∠C 是一组对角且互补,由本单元判定得 A、B、C、D 四点共圆。四边相等与对角线互相平分都是平行四边形的性质,与本条件无关。

例题应用

在「对角互补」的基础上再加一组邻边相等,会得到一条很好用的结论:对角线平分另一组对角。

  1. 已知 A、B、C、D 四点共圆,且 AB = AD。
  2. 弦相等 ⇒ 它们所对的弧相等:⌒AB = ⌒AD。
  3. ∠BCA 所对的是弧 BA,∠ACD 所对的是弧 AD。
  4. 等弧对等圆周角,所以 ∠BCA = ∠ACD,即 AC 平分 ∠BCD。

圆内接四边形 ABCD 中,∠A : ∠C = 1 : 2,则 ∠A 等于多少度?(只填数字)

查看答案

圆内接四边形对角互补,∠A + ∠C = 180°。设 ∠A = x,则 ∠C = 2x,得 3x = 180°,x = 60°。

互动练习

在对角互补的四边形中,若 AB = AD,则 AC 平分 ∠BCD。这一步的依据是什么?

  • A等弦对等弧,等弧对等圆周角
  • B同角的余角相等
  • C平行线的内错角相等
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AB = AD 说明两条弦相等,同圆中相等的弦所对的弧相等(⌒AB = ⌒AD);而 ∠BCA 与 ∠ACD 分别是这两段弧所对的圆周角,等弧对等圆周角,所以两个角相等。整个过程与余角、平行线无关。

在本单元的画板上,把 D 拖到使四边形"看起来"接近一条直线(∠A 或 ∠C 接近 0°),观察另一组对角发生什么变化。你能说出此时四点的位置特点吗?

查看答案

参考结论:一组对角中有一个趋近 0° 时,另一个趋近 180°,四边形退化成"三点几乎共线"的形状,但四个顶点仍在同一个圆上——圆变成经过这三点的那个圆,第四点滑到了弧的端点附近。这说明对角互补的约束在退化位置依然成立,也说明"四点共圆"并不要求四个点分散开。

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