巧用勾股定理列方程求解幾何計算題

2020-12-13 五分鐘學數學

勾股定理被被譽為千古第一定理,是「幾何學的基石和明珠」,也是相關考試中的重點考查內容之一,勾股定理除了可以解決「已知直角三角形的兩條邊長,求第三邊」外,在求解摺疊、切線、特殊四邊形計算等問題時,也常會出現直角三角形及其邊長的一些數量關係,此時可結合題意,藉助相關概念及圖形性質,找到或者構造出各邊之間存在著某些數量關係的直角三角形,從而利用勾股定理列出方程求解.下面對這類問題進行歸類整理.

一、已知三角形的一條邊長,及另兩邊的數量關係

這類問題關鍵是首先要找到或構造出這樣的一個直角三角形,利用全等、等腰三角形、切線等性質確定其中兩邊的數量關係.那麼,這兩條邊都可以用含同一個字母的代數式表示,然後利用勾股定理列出方程,求解即可.

1、利用全等的性質建立數量關係

例1 (2015年泰州中考題)如圖1,在矩形ABCD中,AB=8,BC=6,P為AD上一點,將⊿ABP沿BP翻折至⊿EBP,PE與CD相交於點O,且OE=OD,則AP的長為_.

分析 根據OE=OD,可以證明⊿ODP≌⊿OEG,從而得到EG=DP,EP=DG.若設AP=x,則CG、BG

可以用含x的代數式表示.在RT⊿BCG中,BC的長已知,利用勾股定理列出方程求解即可.

2、利用等腰三角形性質建立數量關係

例2 (2017年哈爾濱中考題)如圖2,在矩形ABCD中,M為BC邊上一點,連結AM,過點D作DE⊥AM,垂足為E.若DE=DC=1,AE=2EM,則BM的長為_.

分析 已知點D到∠AMC兩邊的距離相等,連結DM,可證明EM=CM,DM平分∠AMC,結合

AD∥BC,由「兩平」可得到⊿ADM是等腰三角形.若設EM=X,則AM,BM可以用含x的代數式表示.在⊿ABM中,AB的長已知,利用勾股定理列出方程求解即可.

3、利用切線的性質建立數量關係

例3 (2015年寧波中考題)如圖3,在矩形ABCD中,AB=8,AD=12,過點A,D兩點的

⊙O與BC邊相切於點E,則⊙O的半徑為_.

分析 根據切線的性質,連結OE,則OE⊥,結合AD∥,反向延長OE交AD於點F,則OF⊥AD.若連結OA,在RT⊿OAF中,AF的長已知,OF、OA的長可以用含r的代數式表示,利用勾股定理列出方程求解即可.

二、一個直角三角形的三條邊可以用含同一個未知數的代數式表示

這類問題與第一類類似,關鍵是要結合題目的條件,利用摺疊、相似等性質,找到或者構造這樣的一個直角三角形,將三邊用含同一個字母的代數式表示,然後利用勾股定理列出方程,求解即可.

1、利用摺疊建立數量關係

例4 (2018年杭州中考題)如圖4,摺疊矩形紙片ABCD時,發現可以進行如下操作:①把⊿ADE翻折,點A落在DC邊上的點F處,摺痕為DE,點E在AB邊上;②把紙片展開並鋪平,得到正方形AEFD;③把⊿CDG翻折,點C落在直線AE上的點H處,摺痕為DG,點G在BC邊上.若AB=AD+2,EH=1,則AD=_.

分析若設AD=X,由摺疊可知DH=DC=X=2,AH=AE-HE=X-1.在RT⊿ADH中,三條邊長可以用含X的代數式表示,利用勾股定理列出方程求解即可.

2、利用相似建立數量關係

例5 (2017年濰坊中考題)如圖5,將一張矩形紙片ABCD的邊BC斜著向AD邊對摺,使點

B落在AD邊上,記為B,摺痕為CE;再將CD邊斜向下對摺,使點D落在BC邊上,記為D,摺痕為CG,BD=2,BE=BC,矩形紙片ABCD的面積為_.

分析 由摺疊,可知∠EBC=∠B=90°.根據「一線三垂足」模型,易證⊿AEB:⊿DBC,且相似比為.在RT⊿AEB中,若設BE=X,則三邊都可以用含X的代數式表示,利用勾股定理列出方程求解即可.

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