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:
- 五边形ABCDE是正五边形(五条边相等,五个角相等)
- 这个正五边形内接于圆(五个顶点都在圆上)
- 对角线AC和BD相交于点P
- 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在圆内,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和弧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)
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°)
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°)
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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