找相似?求三角函數?勾股數它不香嗎?

2021-01-09 愛數學做數學

找相似?求三角函數?勾股數它不香嗎?

在九年級複習中,許多能用到相似的地方,多半可以用到三角函數,特殊相似就特殊三角函數例如含30°、60°、45°的角,當然還有一類特殊三角函數,特殊在比值而不是角度,例如勾股數為邊長的直角三角形,常見勾股數有3,4,5或者5,12,13等,滿足上述比例的三角形如果出現在同一個圖形中,它們同時也是相似三角形,但利用比例來計算,更容易將思路理順。

題目

已知AB是圓O的直徑,C是圓上一點,∠BAC的平分線交圓O於點D,過D作DE⊥AC交AC的延長線於點E,如圖1.

(1)求證:DE是圓O的切線;

(2)若AB=10,AC=6,求BD的長;

(3)如圖2,若F是OA中點,FG⊥OA交直線DE於點G,若FG=19/4,tan∠BAD=3/4,求圓O的半徑.

解析:

(1)欲證切線,先連切點,念念這句口訣,連接OD,只要證明OD⊥DE即可,如下圖:

∵AD是角平分線,∴∠1=∠2,∵OA=OD,∴∠1=∠3,∴∠2=∠3,∴OD∥AE,∵DE⊥AC,∴OD⊥DE,∴DE是圓O的切線;

(2)既然給出了AB和AC,那便索性連接BC,將構造出直角三角形後求出BC=8,如下圖:

在前一小題中我們已經證明了OD∥AE,再加上點O是AB中點,因此可得ON是△ABC中位線,於是ON=3,而OD=5,於是DN=2,同時由於N是BC中點,前面已經求得它是8,所以BN=4,因此在Rt△BDN中,根據勾股定理求出BD=2√5;

(3)先強調,在前一小題裡,我們其實已經用到了三邊為3,4,5的直角三角形,而在這一小題裡,這種特殊直角三角形非常之多,原因便在於條件tan∠BAD=3/4,不妨先來找找看有哪些吧!

第一個是△ABD,然後是△ADE,因為∠BAD=∠DAE嘛!

第三個是△AFM,還有沒有呢?讓我們繼續推導,前面已經證明過∠ADO=∠OAD,其中∠ADO+∠ADE=90°,而∠OAD+∠AMF=90°,於是得到∠ADE=∠AFM,所以得出∠ADE=∠GMD,這不是一個等腰三角形嗎?那就過點G作GH⊥AD於點H,這樣又可以多構造出兩個三邊比為3:4:5的直角三角形,第四個是△GMH,第五個是△GDH,我想應該差不多了,這五個直角三角形的三邊比全部是3:4:5,如下圖:

結論中要求出半徑,於是設半徑為x,推導如下:

解題反思

解完之後,對於上述思路的突破口形成,主要是益於對題目條件的理解,給出FG的長度,又給出三角函數,其實也是邊長的關係,因此設未知數來表示FG的長度從而列方程求解,隱隱是正道。難度在於如何表示FG的長度,再加上題圖中並未標記FG與AD交點,所以算是個小坑,而另一個不容易想到的則是等腰△AOD,以及由此產生的三線合一,一旦這些難點突破,接下來就是純粹的比例運算和列方程了。

在解題過程中,適當利用特殊邊長比的直角三角形,是有利於減輕計算壓力的,當然,利用相似或三角函數同樣也簡單。這不由得令人想起相似三角形的性質,相似三角形的對應邊成比例,它延伸一下,就得到兩個相似三角形的三邊之比相等。

看來功夫還是要下在平時。

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