在特殊四邊形這一章節中,有很多模型值得我們關注,比如含半角模型、蝶形圖、手拉手模型等。在矩形中,也有不少模型,熟悉這些模型,在解答過程中會少走很多彎路。
模型一:矩形對角線夾角+120°→等邊三角形
在矩形中,如果對角線的夾角為120°或60°,就會出現等邊三角形,並且有30°角的直角三角形。在30°角的直角三角形中,三邊的比為1:2:√3,這也是常用的結論。
例題1:如圖,矩形ABCD的對角線AC、BD相交於點O,點E、F在BD上,BE=DF.(1)求證:AE=CF;(2)若AB=3,∠AOD=120°,求矩形ABCD的面積.
分析:根據四邊形ABCD為矩形,可以得到對邊平行且相等,即AB∥CD且AB=CD。兩直線平行,內錯角相等,得到∠ABE=∠CDF,再加上BE=DF,可以證明△ABE≌△CDF,全等三角形的對應邊相等,得到結論。對角線AC與BD的夾角為120°,那麼可以得到△AOB與△COD為等邊三角形,∠OBC=∠OCB=∠OAD=∠ODA=30°,根據30°角的直角三角形的性質可以求得BC的長度,再根據矩形的面積公式求得矩形的面積。
這個模型在矩形中很常見,類似的,在菱形中也有這樣的模型。矩形中是對角線的夾角出現60°或120°的角,會有等邊三角形,而在菱形中,當菱形的一個內角出現60°或120°的角,也會出現兩個等邊三角形。有等邊三角形,常用的性質有三線合一及30°角的直角三角形中的結論。
模型二:角平分線+平行線→等腰三角形
角平分線+平行線得到等腰三角形其實在初一階段就學習了,在矩形中這個模型也很常見,特別是有關翻折類的題目,翻折前后角度相等,就像角平分線一樣。
例題2:如圖,四邊形ABCD是矩形,E為AD上一點,且∠CBD=∠EBD,P為對角線BD上一點,PN⊥BE於點N,PM⊥AD於點M.
(1)求證:BE=DE;(2)試判斷AB和PM,PN的數量關係並說明理由.
分析:∠CBD=∠EBD即BD為∠CBE的角平分線,再加上DE∥BC,即可證明△BED為等腰三角形。判斷AB、PM、PN的數量關係,可以利用等面積法得到,將△BED的面積轉化為△PED與△PEB的面積之和,三角形的第選擇線段DE與BE,在求解時可以約掉。
等面積法常用於四邊形中求線段之間的關係,在特殊的平行四邊形中都能夠應用得到,抓住面積相等,將一個大的三角形分割成幾個小三角形的面積之和,一般這些三角形的底是相同。
模型三:一條對角線+垂直平分線→菱形
在矩形中,如果作其中一條對角線的垂直平分線,那就會出現菱形。很多題目不會直接說明,而是以翻折的知識點告知,因為翻折中就會出現垂直平分線。
例題3:如圖,在矩形ABCD中,AB=4cm,BC=8cm,AC的垂直平分線EF分別交AD,BC於點E,F,垂足為點O.
(1)連接AF,CE,求證:四邊形AFCE為菱形;(2)求菱形AFCE的邊長.
分析:先證明△AOE≌△COF,得到OE=OF,再加上OA=OC,得到四邊形EAFC為平行四邊形,對角線互相垂直的平行四邊形為菱形,求菱形的邊長可以藉助勾股定理。
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