初中数学题详解:圆内接正方形的角度问题

初中数学题详解:圆内接正方形的角度问题

圆周角定理的应用 | 适合初中各年级学生

题目展示

如图,四边形ABCD是⊙O的内接正方形,点P是劣弧CD上不同于点C的任意一点,则∠BPC的度数是()

A. 45°  |  B. 60°  |  C. 75°  |  D. 90°

解题思路详解

第一步:理解题意,分析图形

题目告诉我们:

  1. 四边形ABCD是正方形(四条边相等,四个角都是90°)
  2. 这个正方形内接于圆⊙O(四个顶点都在圆上)
  3. 点P在劣弧CD上(不是在优弧上)
  4. 要求的是∠BPC的度数

关键观察:正方形的每条边都对应着圆的一段弧,我们需要找到∠BPC这个角所对的是哪一段弧。

第二步:正方形与圆的关系

因为ABCD是圆内接正方形:

  • 正方形的四个顶点把圆分成了4等份
  • 整个圆的角度是360°
  • 所以每一段弧的度数 = 360° ÷ 4 = 90°

也就是说:

弧AB = 弧BC = 弧CD = 弧DA = 90°

第三步:确定∠BPC所对的弧

∠BPC是由点B、P、C三个点组成的角,点P在圆上,所以这是一个圆周角

圆周角∠BPC所对的弧是哪一段呢?

  • 顶点P在圆上,两边分别是PB和PC
  • PB连接到B,PC连接到C
  • 所以∠BPC所对的弧是弧BC

第四步:应用圆周角定理

圆周角定理:同弧所对的圆周角等于圆心角的一半。

我们已经知道:

  • 弧BC的度数是90°(这是圆心角的度数)
  • ∠BPC是弧BC所对的圆周角

所以:

∠BPC = 弧BC的度数 ÷ 2 = 90° ÷ 2 = 45°

第五步:验证答案

让我们验证一下:

  • 如果P点移动到D点,∠BPC就变成了∠BDC,而在正方形中,对角线BD和CD的夹角确实是45°
  • 如果P点移动到CD的中点,∠BPC仍然是45°,因为只要P在劣弧CD上,∠BPC所对的弧始终是弧BC

结论:无论P点在劣弧CD上的哪个位置(除了C点),∠BPC的度数都是45°。

最终答案:选项A:45°

知识点总结

1

正方形的性质

四条边相等,四个角都是90°的四边形。对角线相等且互相垂直平分。

2

圆周角定理

同弧所对的圆周角等于圆心角的一半,同弧所对的圆周角相等。

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

劣弧与优弧

小于半圆的弧叫劣弧,大于半圆的弧叫优弧。

举一反三练习

练习1:圆内接正方形ABCD,点P在优弧CD上,求∠BPC的度数。
答案:135°(优弧CD的度数是270°,圆周角 = 270° ÷ 2 = 135°)
练习2:圆内接正三角形ABC,点P在劣弧BC上,求∠BPC的度数。
答案:60°(每条弧的度数 = 120°,圆周角 = 120° ÷ 2 = 60°)
练习3:圆内接正五边形ABCDE,点P在劣弧CD上,求∠BPC的度数。
答案:36°(每条弧的度数 = 72°,圆周角 = 72° ÷ 2 = 36°)

常见误区提醒

易错点1:混淆劣弧和优弧,点P在劣弧上和在优弧上答案不同!
易错点2:混淆圆周角和圆心角,圆周角 = 圆心角 ÷ 2,不是相等!
易错点3:忘记圆周角定理的条件,顶点必须在圆上,不能在圆内或圆外。

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