初中数学题详解:圆内接正五边形的角度问题

初中数学题详解:圆内接正五边形的角度问题

圆内角定理的应用 | 适合初中各年级学生

题目展示

如图,圆内接正五边形ABCDE中,对角线AC和BD相交于点P,则∠APB的度数是()

A. 36°  |  B. 60°  |  C. 72°  |  D. 108°

解题思路详解

第一步:理解题意,分析图形

题目告诉我们:

  1. 五边形ABCDE是正五边形(五条边相等,五个角相等)
  2. 这个正五边形内接于圆(五个顶点都在圆上)
  3. 对角线AC和BD相交于点P
  4. 要求的是∠APB的度数

关键观察:正五边形的每条边都对应着圆的一段弧,我们需要找到∠APB这个角所对的是哪两段弧。

第二步:正五边形与圆的关系

因为ABCDE是圆内接正五边形:

  • 正五边形的五个顶点把圆分成了5等份
  • 整个圆的角度是360°
  • 所以每一段弧的度数 = 360° ÷ 5 = 72°

也就是说:

弧AB = 弧BC = 弧CD = 弧DE = 弧EA = 72°

第三步:确定∠APB的类型和所对的弧

∠APB是由对角线AC和BD相交形成的角,点P在圆,所以这是一个圆内角

圆内角∠APB所对的是哪两段弧呢?

  • 对角线AC连接A到C,经过弧AB和弧BC
  • 对角线BD连接B到D,经过弧BC和弧CD
  • 两条对角线相交于P,形成的∠APB所对的弧是弧AB弧CD

第四步:应用圆内角定理

圆内角定理:圆内角的度数等于它所对的两条弧的度数之和的一半。

公式:

圆内角的度数 = (所对两条弧的度数之和) ÷ 2

我们已经知道:

  • 弧AB的度数是72°
  • 弧CD的度数是72°

所以:

∠APB = (弧AB的度数 + 弧CD的度数) ÷ 2
= (72° + 72°) ÷ 2
= 144° ÷ 2 = 72°

第五步:验证答案

让我们用另一种方法验证:

在正五边形中:

  • 每个内角 = (5-2) × 180° ÷ 5 = 108°
  • △ABC是等腰三角形(AB=BC)
  • ∠BAC = ∠BCA = (180° – 108°) ÷ 2 = 36°

同理:

  • △BCD是等腰三角形(BC=CD)
  • ∠CBD = ∠CDB = 36°

在△PBC中:

  • ∠PBC = 36°(即∠CBD)
  • ∠PCB = 36°(即∠BCA)
  • ∠BPC = 180° – 36° – 36° = 108°

因为∠APB和∠BPC是邻补角:

∠APB = 180° – 108° = 72°

两种方法都得到相同的答案,验证正确!

最终答案:选项C:72°

知识点总结

1

正五边形的性质

五条边相等,五个角相等的五边形。每个内角 = 108°。

2

圆内角定理

圆内角的度数等于它所对的两条弧的度数之和的一半。

3

圆内接正多边形

圆内接n边形的每个圆心角 = 360° ÷ n,每条边对应的弧 = 360° ÷ n。

4

邻补角

两个角合起来等于180°,这两个角互为邻补角。

举一反三练习

练习1:圆内接正五边形ABCDE,对角线AD和BE相交于点P,求∠APB的度数。
答案:72°(同样是两条弧的度数之和的一半)
练习2:圆内接正六边形ABCDEF,对角线AD和BE相交于点P,求∠APB的度数。
答案:60°(每条弧的度数 = 60°,∠APB = (60° + 60°) ÷ 2 = 60°)
练习3:圆内接正八边形ABCDEFGH,对角线AE和CG相交于点P,求∠APB的度数。
答案:45°(每条弧的度数 = 45°,∠APB = (45° + 45°) ÷ 2 = 45°)

常见误区提醒

易错点1:混淆圆内角、圆周角和圆心角,圆内角 = 两条弧的度数之和的一半,圆周角 = 一条弧的度数的一半。
易错点2:找错圆内角所对的两条弧,应该是不含顶点的两条弧,不是含顶点的弧。
易错点3:忘记验证,应该用不同方法验证答案的正确性。

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