相似三角形存在性問題「SAS」解法

相似三角形存在性問題“SAS”解法

如圖,已知一次函數y=-4/3x+4的圖像是直線l,設直線l分別與y軸、x軸分別交於點A、B。

(1)求線段AB的長度;

(2)設點M在射線AB上,將點M繞點A按逆時針方向旋轉90°到點N,以點N為圓心,AN的長為半徑作圓N

①當圓N與x軸相切時,求點M的座標;

②在①的條件下,設直線AN與x軸交於點C,與圓N的另一個交點為D,連接MD交x軸於點E,直線m過點N分別與y軸、直線l交於點P、Q,當△APQ與△CDE相似時,求點P的座標。

相似三角形存在性問題“SAS”解法

解析:

(1)顯然A(0,4),B(3,0),求得AB=5,同時注意到△AOB是特殊直角三角形,三邊之比為3:4:5

(2)①如圖所示,經過數次嘗試M點的位置作圓,我們發現當點M在AB延長線上時,可作出符合條件的圖形,如下圖:

相似三角形存在性問題“SAS”解法

為什麼M點不能在x軸上方?可經過簡單計算說明,旋轉後的N點縱座標總會大於AN的長,而只有當M在x軸下方時,才有可能出現NE=AN的情況。

相似三角形存在性問題“SAS”解法

我們過點M、N分別向y軸作垂線段,無論M在射線AB哪個位置,圖中均出現“一線三直角”的典型圖例,△AML≌△NAK,我們可設M(m,-4/3m+4),從而表示出ML=AK=m,AL=NK=4-(-4/3m+4)=4/3m,於是我們得到N(4/3m,m+4),同時,這些三角形全部都是三邊比為3:4:5的特殊三角形,因此AN=5/3m,當圓N與x軸相切時,AN=NE,於是5/3m=m+4,解得m=6,所以M(6,-4)

②先按要求作圖,然後觀察△CDE,因為它的三個頂點全部可求,便於我們確定它的形狀,如下圖:

相似三角形存在性問題“SAS”解法

由於點P和Q分別在y軸和直線l上,因此y軸與直線l的夾角是固定不變的,而這個夾角恰好等於∠BAO,也等於∠DCE,所以,無論P、Q位置在何處,∠PAQ始終等於∠DCE,在相似三角形的判定定理中,我們都用過“SAS”,即兩個三角形如果有一對夾角相等,我們只需要讓它們夾這個角的兩條邊對應成比例即可,那麼CD:CE=AP:AQ或CD:CE=AQ:AP,本題中CD與CE長度均可求,分別為80/3和40/3,即我們只要讓AP:AQ=1:2或2:1,所以AQ=2AP或AQ=1/2AP,上圖即為情形一,不妨設P(0,p),則AP=p-4,則AQ=2(p-4),注意△AQF,它也是三邊比為3:4:5的特殊直角三角形,從而得到QF=3/5×2(p-4),AF=4/5×2(p-4),於是Q(-6/5(p-4),8/5(p-4)+4),利用P(0,p)和N(8,10)得到直線PN解析式為y=(10-p)/8x+p,將上述表示出的Q座標代入,即可求得p=14,類似的,情形二如下圖:

相似三角形存在性問題“SAS”解法

方法與前面一樣,最終我們的計算結果發現,Q與B重合,此時p=-6;

綜上所述,點P座標為(0,14)或(0,-6)


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