弧、弦与圆心角
讲解
圆周长是 2πr,对应整圈 360°。所以圆心角转 n°,弧就占圆周的 n/360——弧长公式(本章最后一节)就是从这来的。「1° 圆心角对 1° 弧」是整个圆的度量体系的起点。
「等对等」来自旋转对称:两个相等的圆心角,绕圆心旋转能完全重合,弧跟着重合,弦也跟着重合。用下面的实验台感受一下:改变圆心角,看弧和弦怎么同步变——
上面的实验台里,蓝色加粗弧对的圆心角是 ∠AOB。改变它,弦 AB 的长度同步变化;圆心角相同时,弧等、弦等。绿色角先按下不表——它是下一节的主角(剧透:它恒等于圆心角的一半)。
- 证弧相等 / 证弦相等 → 统一转化成证圆心角相等
- 等分圆 n 份 = 每份圆心角 360°/n
- 同圆中等弦对等弧,等弧对等弦(注意「同圆或等圆」这个前提)
现实里能做什么
齿轮与表盘:等分圆 = 等分圆心角
齿轮要啮合顺滑,每个齿必须严格等距——工程师做的是把 360° 除以齿数,再按圆心角定位每个齿。钟表盘 12 个刻度,每格 30°;表针每分钟转 6°。把圆等分成 n 份,从来不是「等分周长」,而是「等分圆心角」——这条思路现在你已经有了。
知识要点
- 圆心角:顶点在圆心的角;1° 圆心角对 1° 弧
- 同圆或等圆中:圆心角等 ⟺ 弧等 ⟺ 弦等
- 把圆 n 等分的本质是等分圆心角(每份 360°/n)
- 弦心距相等的弦也相等(垂径定理推论)
典型例题(点击展开题解)
例 1⊙O 的半径为 6,圆心角 ∠AOB = 120°。求弦 AB 的长(保留到…
⊙O 的半径为 6,圆心角 ∠AOB = 120°。求弦 AB 的长(保留到 0.1)与弧 AB 的长。
- 过 O 作 OM ⊥ AB。等腰三角形 OAB(OA = OB = 6)中,三线合一:OM 平分 ∠AOB,∠AOM = 60°。
- 直角三角形 OMA 中,∠A = 30°,AM = OA·cos30°:AM = 6 × (√3/2) = 3√3 ≈ 5.2
- 垂径定理:AB = 2AM = 6√3 ≈ 10.4。
- 弧长按 120/360 = 1/3 比例切整圆:l = (120/360) × 2π × 6 = 4π ≈ 12.6
弦 AB = 6√3 ≈ 10.4,弧 AB = 4π ≈ 12.6。等腰 + 三线合一 + 比例切圆,三件套齐活。