切线的判定与性质

切线垂直于过切点的半径(性质);过半径外端且垂直于半径的直线是切线(判定),判定核心 d=r。

适用前提与边界条件

  1. 直线与圆的位置关系(d 与 r 比较)
  2. 垂线段最短

定义

性质定理:圆的切线垂直于过切点的半径。

OABPQ
直线 l 过半径 OA 外端 A 且 l⊥OA,则 l 是 ⊙O 的切线;切线垂直于过切点的半径

判定定理:经过半径外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线。

判定定理里藏着三个条件,缺一个都不行:

  1. 直线过半径的外端(端点 在圆上)
  2. 直线与这条半径垂直
  3. 这条半径必须经过切点(连的是圆心与切点,不是随便一条半径)

性质与判定是一对互逆命题,方向不能混:性质是「已知切线 → 得到垂直」,判定是「已知垂直(且过半径外端)→ 得到切线」。题目里「证切线」用判定,「用切线」用性质。

位置关系判据:圆心到直线距离为 、半径为 ,则

可见切线是「距离恰好等于半径」的直线,与圆只有一个公共点(切点)。这一条把切线问题统一成了距离问题。

证明切线的两种思路

情形做法口诀
已知直线与圆有公共点连接圆心与公共点,证这条半径 ⊥ 直线有交点,连半径,证垂直
直线与圆有没有交点不知道过圆心作直线的垂线,证垂线段长 = 半径无交点,作垂直,证半径

第一种情形最常用:题目给了「直线过圆上某点」,就把这点与圆心连起来,设法证明直角。第二种用于「要证的切点未知」,例如证「圆与某直线相切」而切点没标出来。

推导

性质(切线 ⊥ 过切点半径):直线 切 于 ,求证 。

反证:假设 不垂直于 ,过 作 于 ( 与 不重合)。

由「垂线段最短」:,即圆心到直线距离小于半径,直线 与圆相交,应有两个公共点,与「 是切线只有一个公共点」矛盾。

故 。

判定:直线 过半径 的外端 ,且 ,求证 是切线。

上任取异于 的点 。Rt 中斜边 ,即 上除 外的所有点到圆心距离都大于 ,都不在圆内。

故 与 只有一个公共点 , 是切线。

典例精析

在 中,,以 为直径作 ( 为 中点),求证: 与 相切。

是直径,故 在 上, 是半径;又 ,即 ,而 在直线 上,故 。

直线 经过半径 的外端 ,且垂直于 。由判定定理, 是 的切线,切点为 。

例 2(无交点类型):在 Rt 中,,、,以 为圆心作圆,要使圆与斜边 相切,求半径 。

切点未知,属「无交点」情形:过 作 于 。,由面积法

当 时,圆心到 的距离等于半径,圆与 相切。

这题把「证切线」与「直线与圆的位置关系」连了起来:判定 其实就是证切线,二者是同一件事。

对比

性质判定
条件切线 + 切点过半径外端 + 垂直
结论⊥ 过切点半径是切线
用途已知切线得直角证切线得切点
辅助线连切点与圆心连半径证垂直

与其他知识的联系

切线是「直线与圆的位置关系」这一节里最重要的一条:当 时直线与圆相切,而「垂直」正是把距离关系翻译成角度关系的桥梁。

它的上下游都很明确:往上,性质给出「切线 → 直角」,于是切线与勾股定理、直角三角形全等接上了;往下,切线的两条性质会合流成切线长定理(从圆外一点引两条切线,切线长相等),课外拓展中的弦切角、圆幂定理也都以切线为基础。切线还是圆的轴对称性的直接体现——过切点作直径,直径所在直线就是图形的对称轴。

正例与反例

✅ 正例

  • OA 是半径,l 过 A 且 l⊥OA,则 l 是切线
  • 直线 l 与圆只有一个公共点,l 是切线

❌ 反例

  • 直线与圆有两个公共点——是割线,不是切线
  • l⊥OA 但 l 不过 A 点——l 与圆相离,不是切线

高频误解与考试易错

  • 判定切线必须「过半径外端」,即垂直的半径必须经过切点,随便连一条半径说垂直不算
  • 「有交点连半径证垂直,无交点作垂直证半径长」口诀用反
  • 性质是「切线→垂直」,判定是「垂直→切线」,方向不能混

常见问题

切线与割线的区别?
切线与圆恰有一个公共点(切点),d=r;割线与圆有两个公共点,d<r。
证切线的两种常用思路?
有公共点时连半径证垂直;无公共点时作垂直证垂线段等于半径。
切线长定理与切线性质什么关系?
切线长定理是切线性质 + 全等的推论,用来求切线长与角。

依据与出处

  • 人教版(2024 审定)九年级上册 第三十章《直线与圆的位置关系》(2026 秋起使用)