找準相似三角形是解題關鍵(2020年上海第25題)

2020-12-11 愛數學做數學

找準相似三角形是解題關鍵(2020年上海第25題)

2020年上海市中考數學140分以上出現扎堆現象,整張試卷難度分布較為平緩,沒有大起大落,前面的選填題依然存在個別「小坑」,壓軸題難度相對往年有降低,導致最後一題看上去就像教材習題,當然,它也並不是如表面一般人畜無害,稍不留神,也會失手。

相似三角形對應邊成比例,這很平常,選擇合適的比例線段構造方程,是我們常用方法,哪些線段能入選取決於對題目的理解,而相似三角形,一定要找準。

題目

如圖,在△ABC中,AB=AC,圓O是△ABC的外接圓,BO的延長線交邊AC於點D.

(1)求證:∠BAC=2∠ABD;

(2)當△BCD是等腰三角形時,求∠BCD的大小;

(3)當AD=2,CD=3時,求邊BC的長.

解析:

(1)一般而言,壓軸題的第1小題,通常情況下需要一點「秒殺」技巧,我對這個詞的理解,就是用最快捷的思路,直達終點。

有三角形,有外接圓,此時第一個想到的概念就是外心,沿這個思路下去,外心是三角形三邊垂直平分線的交點,即連接OA之後,O點一定在△ABC中BC邊的垂直平分線上,結合它是一個等腰三角形,聯想到「三線合一」,於是OA搖身一變,成為∠BAC的角平分線,如下圖:

∠ABD=∠BAO,且∠BAO是∠BAC的一半,即∠BAC=2∠ABD;

(2)當題目中出現「等腰三角形」且又未指明底和腰的時候,意味著分類討論,對於△BCD,可能存在BD=CD或BC=CD兩種情況,BD不可能等於CD。

當BD=CD時,如下圖:

不妨設∠ABD=x,於是∠BAC=2x,求出∠BDC=3x,所以∠C=3x=∠ABC,在△ABC中,利用內角和定理列方程,得3x+2x+3x=180,解得x=22.5,所以∠BCD=67.5°;

當BC=CD時,如下圖:

和前一種情況類似,區別在於此時∠DBC=∠BDC=3x,所以∠ABC=∠C=4x,依然在△ABC中,利用內角和定理列方程,得4x+2x+4x=180,解得x=18,所以∠BCD=72°;

(3)作為等腰三角形的底邊BC, 求它的長度,又怎能不使用「三線合一」呢?因此將AO延長交BC於點E屬於必作輔助線,同時我們也能輕鬆證明,AE就是BC邊上的高、中線,如下圖:

下面只需要求出BE的長度即可。

過點O作OF⊥AB,由等腰△ABC可知AB=5,於是OF在△AOB中也是底邊上的中線,AF=5/2,為計算方便,不妨設OB=r,OD=t;

在上圖中,有一對共邊共角型相似三角形,△ABD∽△OAD,利用它得到的比例線段,我們推導如下:

在得到圓的半徑r的值之後,兩條路可走,一是計算∠FAO的正弦值,二是再利用△AOF∽△ABE,均能得到BE的長度,最後求出BC,推導如下:

解題反思

總體來看,上海的這道壓軸題並不難,甚至可以說比去年要簡單不少,在疫情影響下,這是正確的政治佔位,值得肯定。

當然代價也是有,就是數學在中考各科中的甑別效應降低了,不過上海中考數學的區分,也從來不是僅靠後面的幾道壓軸題,前面的選填題一樣也「咬人」,加上總分150分,稍不留神,也會拉開差距,像這種不押寶於最後幾道大題的命題思路,也的確值得學習。

本題仍然採用常見數學模型,看上去非常親切,圓中的內接三角形,還是等腰三角形,實在太平常,哪次模擬或小測沒這類題目?然而依然有了新意,通常情況下,只要想到了那對相似三角形,後面的問題就容易許多,而在這種「對稱性」很強的圖形中,找到共邊共角型相似,本身也極考驗學生的觀察圖形能力。

命題不押寶,或者提高押寶代價,讓猜題押題無利可圖,也同樣體現的是教育的公平性。

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