「初中数学」相似三角形与几何的综合应用

「初中数学」相似三角形与几何的综合应用

相似三角形与几何知识的综合应用非常广泛,无论是平时的学习中,还是在中考里这部分知识占有一定的比例,所以同学们下决心学好它.

一.与三角形有关的问题

1.如图,在锐角三角形ABC中,点D,E分别在边AC,AB上,AG⊥BC于点G,AF⊥DE于点F,∠EAF=∠GAC.

(1)求证:△ADE∽△ABC;

(2)若AD=3,AB=5,求AF/AG的值.

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【分析】(1)∵AG⊥BC,AF⊥DE,∴∠AFE=∠AGC=90°,∵∠EAF=∠GAC,∴∠AED=∠ACB,又∠EAD=∠CAD,∴△ADE∽△ABC.

(2)由(1)知△ADE∽△ABC,∴AD/AB=AE/AC=3/5,∵∠AFE=∠AGC=90°,∠EAF≈∠CAG,∴△EAF∽△CAG,∴AF/AG=AE/AC,∴AF/AG=AD/AB≈3/5.通过等比代换,最终解出答案.

2.(1)如图①,已知∠ACB=∠DCE=90°,AC=BC=6,CD=CE,AE=3,∠CAE=45°,求AD的长;

(2)如图②,已知∠ACB=∠DCE=90°,∠ABC=∠CED=∠CAE=30°,AC=3,AE=8,求AD的长.

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【分析】(1)看图,看条件,想到"手拉手"模型,想到△ACD≌△BCE,则AD=BE,算AD的长转换为算BE的长,由条件可分析出∠BAE=90°,∴在Rt△BAE中,由勾股定理可求BE=9,∴AD=9.在这里,熟知手拉手模型,AD转换为BE是关键,否则很难算出AD的长,所以说,熟知常见的模型,灵活转换是解题的重要方法.

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(2)也是"手拉手"模型,只不过△ACD与△BCE不是全等关系,那么要考虑相似关系,怎样证明相似呢?由于∠ABC=∠CED=30°,则AC/BC=DC/EC=√3/3,再找夹角相等,从条件不难推得∠ACD=∠BCE,∴△ACD∽△BCE,∴AD/BE=AC/BC=√3/3,看来只要算出BE的长,则问题就能解决,而∠ABC=∠CAE=30°,∠ACB=90°,∴∠BAC=60°,∠BAE=90°,在Rt△BAE中,可求得BE=10,∴由AD/BE=√3/3,可得BE=10√3/3.

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二.与四边形有关的问题

3.如图,在矩形ABCD中,点P是BC边上一点,连接DP,并延长交AB的延长线于点Q.

(1)若PB/PC=1/3,求AB/AQ的值

(2)若点P为BC边上任一点,求证:BC/BP一AB/BQ=1.

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【分析】(1)由于矩形ABCD,AB∥DC,AB=CD,则PB/PC=BQ/DC=1/3,∴BQ/AB=1/3,∴(BQ十AB

)AB=(1+3)/3=4/3,即AQ/AB=4/3,∴AB/AQ=3/4.

(2)要证结论,需进行转换,分母变为相同,才能加减运算,∵BQ∥CD,∴PC/PB=PD/PQ,∴(PC+PB)/PB=(PD+PQ)/PQ,即BC/BP=DQ/PQ,∵BP∥AD,∴DQ/PQ=AQ/BQ,∴BC/BP=AQ/BQ,∴BC/BP一AB/BQ=AQ/BQ一AB/BQ=(AQ一AB)/BQ=BQ/BQ=1.

4.在矩形ABCD中,点P在AD上,AB=2,AP=1,将三角板的直角顶点放在点P处,三角板的两直角边分别与AB,BC边相交于点E、F,连接EF.

(1)如图①,当点E与点B重合时,点F恰好与点C重合,求此时PC的长;

(2)如图②,将三角板从(1)中的位置开始,绕点P顺时针旋转,当点E与点A重合时停止,在这个过程中,请你观察、探究并解答:

①∠PEF的大小是否发生变化?说明理由;

②直接写出从开始到停止,线段EF的中点所经过的路线长.

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【分析】(1)易证△ABP∽△DPC,∴AP/CD=PB/PC,在Rt△ABP中,可算出PB=√5,∴PC=2√5.

(2)①,探究∠PEF是否变化,可探究PF/PE的比值是否变化,如图,

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过F作FM⊥AD于M,可证△MPF∽△AEP,则PF/PE=MF/AP=2,在Rt△EPF中,tan∠PEF=PF/PE=2,∴∠PEF大小不变.

②线段EF的中点所经过的路线长为√5.理由:取EF的中点为Q,连接BQ,PQ,PB,如图

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∵∠EBF=∠EPF=90°,点Q为EF的中点,QP=EP/2=QB,∴点Q在线段PB的垂直平分线上,当E在B处时,点Q在BC的中点Q1处,当E在点A处时,点Q在PB的中点Q2处,根据三角形的中位线定理得Q1Q2=PC/2=√5.∴从开始到停止,线段EF的中点Q所经过的路线长Q1Q2为√5.

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三.与圆有关的问题

5.如图,点E是△ABC的内心,AE的延长线交BC于点F,交△ABC的外接圆⊙O于点D,连接BD过点D作直线DM,使∠BDM=∠DAC,求证:

(1)直线DM是⊙O的切线;

(2)DE²=DF×DA.

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【分析】要证切线,D在圆上,连OD,证OD⊥MD,∵点E是△ABC的内心,∴∠BAD=∠CAD,∴弧BD=弧CD,∴OD⊥BC,须证MD∥BC,∵∠BDM=∠DAC,∠DAC=∠DBC,∴∠BDM=∠DBC,∴BC∥DM,∴OD⊥DM,∴直线DM是⊙O的切线.

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(2)如图,连接BE,∵点E是△ABC的内心,∴∠BAE=∠CAE=∠CBD,∴∠ABE=∠CBE,∴∠BAE+∠ABE=∠CBD+∠CBE,即∠BED=∠EBD,∴DB=DE,∵∠DBF=∠DAB,∠BDF=∠ADB,∴△DBF∽△DAB,∴DF/DB=DB/DA,即DB²=DF×DA,∴DE²=DF×DA.这里DB等量代换DE是关键.

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6.如图,AB是⊙O的直径,点C为⊙O上一点,AE和过点C的切线互相垂直,垂足为E,AE交⊙O于点D,直线EC交AB的延长线于点P,连接AC,BC,PB:PC=1:2.

(1)求证:AC平分∠BAD;

(2)探究线段PB,AB之间的数量关系,并说明理由;

(3)若AD=3,求△ABC的面积.

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【分析】(1)∵C是切点,∴连接OC,则OC⊥PE,∵AE⊥PE,∴OC∥AE,∴∠CAD=∠OCA,∵OA=OC,∴∠OCA=∠OAC,∴∠CAD=∠OAC,∴AC平分∠BAD.

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(2)PB,AB之间的数量关系为AB=3PB,理由如下:∵AB为⊙O的直径,∴∠ACB=90°,∴∠BAC+∠ABC=90°,∵OB=OC,∴∠OCB=∠ABC,∵∠PCB+∠OCB=90°,∴∠PCB=∠PAC,∵∠P=∠P,∴△PCA∽△PBC,∴PC/PB=PA/PC,∴PC²=PB×PA,∵PB:PC=1:2,∴PC=2PB,:PA=4PB,∴AB=3PB,

(3)如图,过点O作OH⊥AD于点H,

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则AB=AD/2=3/2,四边形OCEH是矩形,∴OC=HE,∴AE=3/2+OC,∵OC∥AE,∴△PCO∽△PEA,∴OC/AE=PO/PA,∵AB=3PB,AB=2OB,∴OB=3PB/2,∴OC/(3/2+OC)=(PB+3PB/2)/(PB+3PB)=5/8,∴OC=5/2,∴AB=5,∵△PBC∽△PCA,∴PB/PC=BC/AC=1/2,∴AC=2BC,在Rt△ABC中,AC²+BC²=AB²,∴(2BC)²+BC²=5²,∴BC=√5,∴AC=2√5,∴S△ABC=AC×BC/2=5,即△ABC的面积为5.


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