初二數學培優,老師解析:勾股定理求解摺疊部分面積最大值的方法

2020-12-16 陳老師初中數理化

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摺疊問題是初二數學的重要題型,也是數學中考的常考題型,本文就例題詳細解析利用勾股定理求解摺疊部分面積最大值的方法,希望能給初二學生的數學學習帶來幫助。

例題

如圖,在長方形紙片ABCD中,AB=3,AD=9,摺疊紙片ABCD,使頂點C落在邊AD上的點G處,摺痕分別交邊AD,BC於點E,F,求△GEF面積的最大值。

解題過程:

過點F作FM⊥AD,交AD於點M

根據矩形的性質和題目中的條件:矩形的四個角為直角,對邊平行且相等,四邊形ABCD為矩形,則AD∥BC,AD=BC,∠A=∠B=90°,即AB⊥AD;

根據平行線的判定和結論:垂直於同一直線的兩直線平行,FM⊥AD,AB⊥AD,則FM∥AB;

根據平行四邊形的判定和結論:兩組對邊互相平行的四邊形為平行四邊形,AD∥BC,FM∥AB,則四邊形ABFM為平行四邊形;

根據平行四邊形的性質和結論:平行四邊形的對邊相等,四邊形ABFM為平行四邊形,則FM=AB;

根據題目中的條件和結論:AB=3,FM=AB,則FM=3;

根據摺疊的性質和題目中的條件:摺疊形成的圖形與原圖形的對應角相等,對應邊相等,則∠GFE=∠CFE,GF=CF;

根據矩形的性質和題目中的條件:矩形的對邊平行且相等,四邊形ABCD為矩形,則AD∥BC;

根據平行線的性質和結論:兩直線平行,內錯角相等,AD∥BC,則∠GEF=∠CFE;

根據結論:∠GFE=∠CFE,∠GEF=∠CFE,則∠GFE=∠GEF;

根據等角對等邊性質和結論:同一個三角形中相等的兩個角所對的邊相等,∠GFE=∠GEF,則GF=GE;

根據結論:GF=GE,GF=CF,則GE=CF;

根據三角形的面積計算公式和結論:FM=3,GE=CF,則S△GEF=GE·FM/2=CF·FM/2=3/2CF;

當點G與點A重合時,△GEF的面積取到最大值

設CF=x

根據題目中的條件和結論:AD=9,AD=BC,CF=x,則BF=BC-CF=9-x;

根據結論:GF=CF,CF=x,則GF=x;

根據勾股定理和結論:∠B=90°,GF^2=AB^2+BF^2,AB=3,BF=9-x,GF=x,則x^2=3^2+(9-x)^2,可求得x=5;

根據結論:CF=x,x=5,則CF=5;

根據結論:S△GEF=3/2CF,CF=5,則S△GEF=15/2。

結語

解決本題的關鍵是利用摺疊圖形的軸對稱性質得到邊與角的關係,確定摺疊部分面積取到最大值時的圖形特點,再選擇合適的直角三角形,利用勾股定理進行求解。

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