半角模型——全等三角形的輔助線也能這樣做?

2020-12-14 中考數學分享

在初中數學幾何的學習中,輔助線做法應該屬於難度較大的一類了!也是學生學習過程中挑戰性與迷惑性共存的一類,既怕考試時不做輔助線,又怕下筆時亂做輔助線!

其實,每一種輔助線的做法都有其固有的思維,在什麼時候連接兩點,在什麼時候運用延長線段等。比如下面即將要介紹的半角模型!

什麼是半角模型?

如圖,正方形ABCD中,EF分別在邊BCCD上,且EAF45°,連接EF,這種模型屬於半角模型中的一類。

圖中是90°角的半角模型,即45°角!當然,還有120°角的半角模型,以及60°角的半角模型。而這些角,毫無疑問,都是特殊角!

怎麼解決半角模型?

在半角模型的題目中,常用的方法是構造全等三角形。下面介紹幾種常見的方法!

方法一、旋轉法解決半角模型

例題1.如圖,正方形ABCD中,E、F分別在邊BC、CD上,且∠EAF=45°,連接EF,△ADF與△ABG可以看作繞點A旋轉90°的關係.這可以證明結論「EF=BE+DF」,請補充輔助線的作法,並寫出證明過程.

(1)延長CB到點G,使BG=_______,連接AG;

(2)證明:EF=BE+DF.

【分析】(1)由於△ADF與△ABG可以看作繞點A旋轉90°的關係,根據旋轉的性質知BG=DF,從而得到輔助線的做法;

(2)先證明△ADF≌△ABG,得到AG=AF,∠GAB=∠DAF,結合∠EAF=45°,易知∠GAE=45°,再證明△AGE≌△AFE即可得到EF=GE=BE+GB=BE+DF.

【點睛】本題屬於四邊形綜合題,主要考查正方形的性質及全等三角形的判定和性質等知識,解題的關鍵是學會利用旋轉方法提示構造全等三角形,屬於中考常考題型.

方法二、摺疊法解半角模型

請閱讀下列材料:

已知:如圖(1)在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,點D、E分別為線段BC上兩動點,若∠DAE=45°.探究線段BD、DE、EC三條線段之間的數量關係:

(1)猜想BD、DE、EC三條線段之間存在的數量關係式,直接寫出你的猜想;

(2)當動點E在線段BC上,動點D運動在線段CB延長線上時,如圖(2),其它條件不變,(1)中探究的結論是否發生改變?請說明你的猜想並給予證明;

(3)已知:如圖(3),等邊三角形ABC中,點D、E在邊AB上,且∠DCE=30°,請你找出一個條件,使線段DE、AD、EB能構成一個等腰三角形,並求出此時等腰三角形頂角的度數.

【分析】(1)DE^2=BD^2+EC^2,將△ADB沿直線AD對摺,得△AFD,連FE,得到△AFD≌△ABD,然後可以得到AF=AB,FD=DB,∠FAD=∠BAD,∠AFD=∠ABD,再利用已知條件可以證明△AFE≌△ACE,從而可以得到∠DFE=∠AFD+∠AFE=45°+45°=90°,根據勾股定理即可證明猜想的結論;

(2)根據(1)的思路一樣可以解決問題;

(3)當AD=BE時,線段DE、AD、EB能構成一個等腰三角形.如圖,與(1)類似,以CE為一邊,作∠ECF=∠ECB,在CF上截取CF=CB,可得△CFE≌△CBE,△DCF≌△DCA,然後可以得到AD=DF,EF=BE.由此可以得到∠DFE=∠1+∠2=∠A+∠B=120°,這樣就可以解決問題.

【點睛】此題比較複雜,考查了全等三角形的性質與判定、等腰三角形的性質、勾股定理的應用等知識點,此題關鍵是正確找出輔助線,通過輔助線構造全等三角形解決問題,要掌握輔助線的作圖根據.

方法三、截長補短法解決半角模型

【點睛】本題綜合考查了等腰三角形、全等三角形及旋轉的性質,作輔助線構建兩三角形全等是本題的關鍵;要證明全等時,兩邊夾角的得出各問都不相同,是一個難點;同時運用了特殊角的三角函數值表示邊的長度,在幾何證明中線段的和與差是一個難點,思路為:想辦法將線段轉化到同一條直線上:①在長邊截取短邊,②延長短邊等於長邊;簡稱「截或接」.

當然,半角模型還不僅僅是上面三個模型,它還有其他模型。而半角模型的通用解法,無非就是構造全等三角形。

因此,當遇到半角時,不妨考慮一下半角模型的通用解法!

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