模型可以讓同學更快的進入到幾何之中,產生興趣。也是近來學習初中幾何不可或缺的一種重要方法。手拉手模型是整個初中幾何的重點,因其圖形繁,變形多,結論多而導致很多學生掌握不牢固,全等題目做了很多,再次碰到類似的題目,還是不知道具體的解題思路是什麼,這是孩子們沒有總結特點所導致的問題,今天我們就手拉手模型的常見題型來具體說一下,這裡給出四個常見模型:
經典考題
1.如圖,P是等邊三角形ABC內的一點,PA=3,PB=3√3,PC=6,則∠APB=_____ °,AB長為_______.
【解析】:將△APC繞點A旋轉60°得到△AEB,過點B作BF⊥AP於點F,
∴AE=AP=3,BE=PC=6,∠PAE=60°,
∴△AEP是等邊三角形,∴EP=AP=3,∠APE=60°,
變式1.如圖,P為等邊三角形ABC內的一點,且P到三個頂點A,B,C的距離分別為3,4,5,則△ABC的面積為( )
【解答】:∵△ABC為等邊三角形,∴BA=BC,
可將△BPC繞點B逆時針旋轉60°得△BEA,連EP,且延長BP,作AF⊥BP於點F.如圖,
∴BE=BP=4,AE=PC=5,∠PBE=60°,
∴△BPE為等邊三角形,
∴PE=PB=4,∠BPE=60°,
在△AEP中,AE=5,AP=3,PE=4,
變式2.如圖,等邊三角形ABC內有一點P,分別連結AP、BP、CP,若AP
【解析】:如圖,將△BPC繞點B逆時針旋轉60°後得△AP'B,連接PP′,
根據旋轉的性質可知,旋轉角∠PBP′=∠CAB=60°,BP=BP′,
∴△BPP′為等邊三角形,∴BP′=BP=8=PP';
由旋轉的性質可知,AP′=PC=10,
在△BPP′中,PP′=8,AP=6,
由勾股定理的逆定理得,△APP′是直角三角形,
2.已知,△ABC中,AB=AC,∠BAC=α,點D、E在邊BC上,且∠DAE=1/2α.如圖3,當α=120°,BD=4,CE=5時,請直接寫出DE的長為_______.
【解析】:如圖3,將△AEC繞點A順時針旋轉120°到△AFB的位置,連接DF,
∴BF=CE,∠ABF=∠ACB,
由(1)知,△ADE≌△ADF,
∴DE=DF,BF=CE=5,
∵AB=AC,∠BAC=120°,
∴∠ABC=∠ACB=30°,
∴∠DBF=∠ABC+∠ABF=∠ABC+∠ACB=60°,
過點F作FM⊥BC於M,
在Rt△BMF中,∠BFM=90°﹣∠DBF=30°,BF=5,
3.如圖4,四邊形ABCD中,∠CAB=90°,∠ADC=∠ACB=α,tanα=3/4,CD=5,AD=12.請在圖中構造小剛發現的手拉手模型求BD的長.
【解答】如圖,過點A 作AE垂直於AD,作∠AED=α,連接CE,則∠EDC=90°,
∵∠AED=∠ACB=α,∠CAB=∠DAE=90°,
∴△AED∽△ACB,∴AE/AD=AC/AB.
∵∠CAB=∠DAE=90°,
∴∠CAE=∠DAB,且AE/AD=AC/AB.
∴△AEC∽△ADB,∴CE/BD=AC/AB.
∵△AED∽△ACB,∴∠ADE=∠ABC.
∵∠ACB+∠ABC=90°,∠ADC=∠ACB,
∴∠ADC+∠ADE=90°,∴∠EDC=90°.
4. 【問題解決】
一節數學課上,老師提出了這樣一個問題:如圖1,點P是正方形ABCD內一點,PA=1,PB=2,PC=3.你能求出∠APB的度數嗎?
小明通過觀察、分析、思考,形成了如下思路:
思路一:將△BPC繞點B逆時針旋轉90°,得到△BP′A,連接PP′,求出∠APB的度數;
思路二:將△APB繞點B順時針旋轉90°,得到△CP'B,連接PP′,求出∠APB的度數.
請參考小明的思路,任選一種寫出完整的解答過程.
【類比探究】
如圖2,若點P是正方形ABCD外一點,PA=3,PB=1,PC=√11,求∠APB的度數.
【分析】(1)思路一、先利用旋轉求出∠PBP'=90°,BP'=BP=2,AP'=CP=3,利用勾股定理求出PP',進而判斷出△APP'是直角三角形,得出∠APP'=90°,即可得出結論;
思路二、同思路一的方法即可得出結論;
(2)同(1)的思路一的方法即可得出結論.
【解答】:(1)思路一、如圖1,
將△BPC繞點B逆時針旋轉90°,得到△BP′A,連接PP′,
∴△ABP'≌△CBP,
∴∠PBP'=90°,BP'=BP=2,AP'=CP=3,
在Rt△PBP'中,BP=BP'=2,
∴∠BPP'=45°,根據勾股定理得,PP'=√2,,BP=2√2,
∵AP=1,
∴AP²+PP'²=1+8=9,
∵AP'²=32=9,∴AP²+PP'²=AP'²,
∴△APP'是直角三角形,且∠APP'=90°,
∴∠APB=∠APP'+∠BPP'=90°+45°=135°;
(2)如圖2,將△BPC繞點B逆時針旋轉90°,得到△BP′A,連接PP′,
∴△ABP'≌△CBP,
∴∠PBP'=90°,BP'=BP=1,AP'=CP=√11,
在Rt△PBP'中,BP=BP'=1,
∴∠BPP'=45°,根據勾股定理得,PP'=√2BP=√2,
∵AP=3,
∴AP²+PP'²=9+2=11,
∵AP'²=(√11)²=11,
∴AP²+PP'²=AP'²,
∴△APP'是直角三角形,且∠APP'=90°,
∴∠APB=∠APP'﹣∠BPP'=90°﹣45°=45°.
5. 如圖,正方形ABCD中,AB=2√5,O是BC邊的中點,點E是正方形內一動點,OE=2,連接DE,將線段DE繞點D逆時針旋轉90°得DF,連接AE、CF.求線段OF長的最小值。
分析:觀察動圖:
因為OE=2,所以E點在以O為圓心,2為半徑的一段圓弧上(在正方形內)。旋轉中心是定點D,主動點是E,從動點是F;DE⊥DF且DE=DF,故旋轉方向為逆時針,旋轉角度為90°,縮放比例為1:1。
解析:作DO'⊥DO且DO'=DO,則F點的運動軌跡是以點O'為圓心,2為半徑的圓。連接OO',與圓O'交點即為F點,此時OF最小。
根據手拉手模型的旋轉全等,顯然∆ODE≌∆O'DF,所以∠ODE=∠O'DF。易證∠ODO'=90°,故∆ODO'為等腰直角三角形。
因為OC=√5,CD=2√5,OC⊥CD,所以OD=5,所以OO'=5√2。故OF的最小值是(5√2-2)。
反思總結
手拉手模型,是初中幾何最常見的一類重要模型,它又分為全等型手拉手模型和相似型手拉手模型,究其本質就是圖形的旋轉全等和旋轉縮放。全等型手拉手模型具有以下三個主要特徵:雙等腰、共頂點、頂角相等。
如果圖中只有一個等腰三角形,我們可以再構造出另一個等腰三角形,從而將圖形補成手拉手模型。這樣就能應用"手拉手模型"中的三角形全等,將條件集中到一個三角形中,這樣問題就能迎刃而解。
尤其針對第5題這類題型在中考中越來越熱,其主要結構就是兩個動點和一個定點,其中一個動點繞著這個定點旋轉一定的角度。此類題由於動中有動,動點聯動,變化複雜,故很有研究的價值和必要。本質實際上就是兩動一定加旋轉。我們把兩個動點區分為"主動點"和"從動點",一個定點就是旋轉中心。如果同時滿足兩點:①主動點、從動點與定點連線的夾角是定值(如以上三則例題中∠CAB是定值);②主動點、從動點到定點的距離之比是定值(如以上三則例題中BA:CA是定值),則從動點與主動點的運動軌跡的形狀相同,大小則按上述距離之比進行縮放。我們把具有以上性質的幾何模型稱之為主從聯動模型。
手拉手模型對以後幾何的學習有著重要的影響,不僅在於知識量上的掌握,還在於學習方法上的改變,讓孩子們學會總結,學會類比,這才是學習手拉手模型最重要的地方。
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