中考难点,构造手拉手模型解题,化难为易凸显效果,进阶提升必备

模型可以让同学更快的进入到几何之中,产生兴趣。也是近来学习初中几何不可或缺的一种重要方法。手拉手模型是整个初中几何的重点,因其图形繁,变形多,结论多而导致很多学生掌握不牢固,全等题目做了很多,再次碰到类似的题目,还是不知道具体的解题思路是什么,这是孩子们没有总结特点所导致的问题,今天我们就手拉手模型的常见题型来具体说一下,这里给出四个常见模型:


中考难点,构造手拉手模型解题,化难为易凸显效果,进阶提升必备


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经典考题

1.如图,P是等边三角形ABC内的一点,PA=3,PB=3√3,PC=6,则∠APB=_____ °,AB长为_______.

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【解析】:将△APC绕点A旋转60°得到△AEB,过点B作BF⊥AP于点F,

∴AE=AP=3,BE=PC=6,∠PAE=60°,

∴△AEP是等边三角形,∴EP=AP=3,∠APE=60°,

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变式1.如图,P为等边三角形ABC内的一点,且P到三个顶点A,B,C的距离分别为3,4,5,则△ABC的面积为(  )

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【解答】:∵△ABC为等边三角形,∴BA=BC,

可将△BPC绕点B逆时针旋转60°得△BEA,连EP,且延长BP,作AF⊥BP于点F.如图,

∴BE=BP=4,AE=PC=5,∠PBE=60°,

∴△BPE为等边三角形,

∴PE=PB=4,∠BPE=60°,

在△AEP中,AE=5,AP=3,PE=4,

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变式2.如图,等边三角形ABC内有一点P,分別连结AP、BP、CP,若AP

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【解析】:如图,将△BPC绕点B逆时针旋转60°后得△AP'B,连接PP′,

根据旋转的性质可知,旋转角∠PBP′=∠CAB=60°,BP=BP′,

∴△BPP′为等边三角形,∴BP′=BP=8=PP';

由旋转的性质可知,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,

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2.已知,△ABC中,AB=AC,∠BAC=α,点D、E在边BC上,且∠DAE=1/2α.如图3,当α=120°,BD=4,CE=5时,请直接写出DE的长为_______.

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【解析】:如图3,将△AEC绕点A顺时针旋转120°到△AFB的位置,连接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°,

过点F作FM⊥BC于M,

在Rt△BMF中,∠BFM=90°﹣∠DBF=30°,BF=5,

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3.如图4,四边形ABCD中,∠CAB=90°,∠ADC=∠ACB=α,tanα=3/4,CD=5,AD=12.请在图中构造小刚发现的手拉手模型求BD的长.

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【解答】如图,过点A 作AE垂直于AD,作∠AED=α,连接CE,则∠EDC=90°,

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∵∠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°.

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4. 【问题解决】

一节数学课上,老师提出了这样一个问题:如图1,点P是正方形ABCD内一点,PA=1,PB=2,PC=3.你能求出∠APB的度数吗?

小明通过观察、分析、思考,形成了如下思路:

思路一:将△BPC绕点B逆时针旋转90°,得到△BP′A,连接PP′,求出∠APB的度数;

思路二:将△APB绕点B顺时针旋转90°,得到△CP'B,连接PP′,求出∠APB的度数.

请参考小明的思路,任选一种写出完整的解答过程.

【类比探究】

如图2,若点P是正方形ABCD外一点,PA=3,PB=1,PC=√11,求∠APB的度数.

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【分析】(1)思路一、先利用旋转求出∠PBP'=90°,BP'=BP=2,AP'=CP=3,利用勾股定理求出PP',进而判断出△APP'是直角三角形,得出∠APP'=90°,即可得出结论;

思路二、同思路一的方法即可得出结论;

(2)同(1)的思路一的方法即可得出结论.

【解答】:(1)思路一、如图1,

将△BPC绕点B逆时针旋转90°,得到△BP′A,连接PP′,

∴△ABP'≌△CBP,

∴∠PBP'=90°,BP'=BP=2,AP'=CP=3,

在Rt△PBP'中,BP=BP'=2,

∴∠BPP'=45°,根据勾股定理得,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°;

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(2)如图2,将△BPC绕点B逆时针旋转90°,得到△BP′A,连接PP′,

∴△ABP'≌△CBP,

∴∠PBP'=90°,BP'=BP=1,AP'=CP=√11,

在Rt△PBP'中,BP=BP'=1,

∴∠BPP'=45°,根据勾股定理得,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°.


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5. 如图,正方形ABCD中,AB=2√5,O是BC边的中点,点E是正方形内一动点,OE=2,连接DE,将线段DE绕点D逆时针旋转90°得DF,连接AE、CF.求线段OF长的最小值。

分析:观察动图:

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因为OE=2,所以E点在以O为圆心,2为半径的一段圆弧上(在正方形内)。旋转中心是定点D,主动点是E,从动点是F;DE⊥DF且DE=DF,故旋转方向为逆时针,旋转角度为90°,缩放比例为1:1。

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解析:作DO'⊥DO且DO'=DO,则F点的运动轨迹是以点O'为圆心,2为半径的圆。连接OO',与圆O'交点即为F点,此时OF最小。

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根据手拉手模型的旋转全等,显然∆ODE≌∆O'DF,所以∠ODE=∠O'DF。易证∠ODO'=90°,故∆ODO'为等腰直角三角形。

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因为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)。

反思总结

手拉手模型,是初中几何最常见的一类重要模型,它又分为全等型手拉手模型和相似型手拉手模型,究其本质就是图形的旋转全等和旋转缩放。全等型手拉手模型具有以下三个主要特征:双等腰、共顶点、顶角相等。

如果图中只有一个等腰三角形,我们可以再构造出另一个等腰三角形,从而将图形补成手拉手模型。这样就能应用"手拉手模型"中的三角形全等,将条件集中到一个三角形中,这样问题就能迎刃而解。

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尤其针对第5题这类题型在中考中越来越热,其主要结构就是两个动点和一个定点,其中一个动点绕着这个定点旋转一定的角度。此类题由于动中有动,动点联动,变化复杂,故很有研究的价值和必要。本质实际上就是两动一定加旋转。我们把两个动点区分为"主动点"和"从动点",一个定点就是旋转中心。如果同时满足两点:①主动点、从动点与定点连线的夹角是定值(如以上三则例题中∠CAB是定值);②主动点、从动点到定点的距离之比是定值(如以上三则例题中BA:CA是定值),则从动点与主动点的运动轨迹的形状相同,大小则按上述距离之比进行缩放。我们把具有以上性质的几何模型称之为主从联动模型。

手拉手模型对以后几何的学习有着重要的影响,不仅在于知识量上的掌握,还在于学习方法上的改变,让孩子们学会总结,学会类比,这才是学习手拉手模型最重要的地方。


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