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如图1,若∠AEF = ∠B = ∠C = α,则△ABE∽△ECF.
事实上,在△ABE和△ECF中,∠AEF + ∠FEC = ∠A + ∠B,而∠AEF = ∠B,∴∠A = ∠CEF,又∵∠B = ∠C,∴△ABE∽△ECF.
我们把这个模型称为“一线三等角”模型,下面举例说明其在中考中的应用.
一、模型具备直接用
例1(2019·黑龙江·齐齐哈尔)将边长为4的等边三角形AND沿直线GH折叠,使点A落在边ND上的点A′处,如图2. 若[A′NA′D] = [mn],则[AGAH] = (用含m,n的代数式表示).
分析:由∠N = ∠GA′H = ∠D = 60°,可知△GA′N∽△A′HD,得到比例式. 设[A′NA′D=mn=a],[A′G=AG=x],[A′H=AH=y],则[A′N=am],[A′D=an],[GN=4-x],[DH=4-y],代入上述比例式求出x和y的关系可得答案.
解:由∠N = ∠GA′H = ∠D = 60°,可知△GA′N∽△A′HD,得[A′GA′H=A′NDH=GNA′D]. 设[A′NA′D=mn=a],[A′G=AG=x],[A′H=AH=y],则[A′N=am],[A′D=an],[GN=4-x],[DH=4-y],[∴][xy=am4-y=4-xan],解得[x=am+44+any],[∴][AGAH=am+44+an=am+am+anam+an+an=2m+nm+2n].
点评:当题目中出现图1中的基本图形时,可直接应用基本图形的性质来求解.
二、模型不全补形用
例2(2019·重庆A卷)如图3,在平面直角坐标系中,矩形ABCD的顶点A,D分别在x轴、y轴上,对角线BD[?]x轴,反比例函数y = [kx](k > 0,x > 0)的图象经过矩形对角线的交点E. 若点A(2,0),D(0,4),则k的值为( ).
A. 16 B. 20 C. 32 D. 40
分析:根据A(2,0),D(0,4)可知OA = 2,OD = 4. 由于图3中已有∠DAB = ∠DOA = 90°,因此过点B作BF⊥x轴于点F,构造“一线三等角”模形,则有△AOD∽△BFA. 由BD[?]x轴,可知BF = OD = 4,從而可求出AF的长,进而得到点E的坐标,求出k的值.
解:过点B作BF⊥x轴于点F,则∠AFB = ∠DOA = 90°. ∵四边形ABCD是矩形,∴ED = EB,∠DAB = 90°,∴△AOD∽△BFA,∴[OABF=ODAF]. ∵BD[?]x轴,A(2,0),D(0,4),∴OA = 2,OD = 4 = BF,∴[24=4AF],∴AF = 8,∴OF = 10,∴E(5,4). ∵双曲线y = [kx]过点E,∴k = 5 × 4 = 20,故选B.
点评:求点的坐标时,通常会作坐标轴的垂线构造全等三角形或相似三角形来处理.
三、无中生有创新用
例3(2019·湖北·武汉)已知AB是⊙O的直径,AM和BN是⊙O的两条切线,DC与⊙O相切于点E,分别交AM,BN于D,C两点.
(1)如图4,求证:AB2 = 4AD·BC;
(2)如图5,连接OE并延长交AM于点F,连接CF. 若∠ADE = 2∠OFC,AD = 1,求图中阴影部分的面积.
分析:(1)连接OC,OD,构造出“一线三等角”模型,证明△AOD∽△BCO,得出[ADBO] = [OABC],即可证明结论;(2)连接OD,OC,证明△COD≌△CFD得出∠CDO = ∠CDF,求出∠BOE = 120°,由直角三角形的性质得出BC = 3,OB = [3],由图中阴影部分的面积 = 2S△OBC - S扇形OBE,即可得出结果.
解:(1)连接OC,OD,如图4. ∵AM和BN是圆的两条切线,∴AM⊥AB,BN⊥AB,
∴AM[?]BN,∴∠ADE + ∠BCE = 180°.
∵DC切⊙O于E,∴∠ODE = [12]∠ADE,∠OCE = [12]∠BCE,∴∠ODE + ∠OCE = 90°,
∴∠DOC = 90°,∴∠AOD + ∠COB = 90°.
∵∠AOD + ∠ADO = 90°,∴∠AOD = ∠OCB.
∵∠OAD = ∠OBC = 90°,∴△AOD∽△BCO,∴[ADBO] = [OABC],
∵OA = OB,∴OA2 = AD·BC,∴[12AB]2 = AD·BC,∴AB2 = 4AD·BC.
(2)连接OD,OC,如图5.
∵∠ADE = 2∠OFC,∴∠ADO = ∠OFC.
∵∠ADO = ∠BOC,∠BOC = ∠FOC,∴∠OFC = ∠FOC,∴CF = OC,
∴CD垂直平分OF,∴OD = DF.
又∵CD = CD,∴△COD≌△CFD(SSS),∴∠CDO = ∠CDF.
∵∠ODA + ∠CDO + ∠CDF = 180°,∴∠ODA = 60° = ∠BOC,∴∠BOE = 120°.
在Rt△DAO中,AD = [33]OA.
在Rt△BOC中,BC = [3]OB,∴AD∶BC = 1∶3.
∵AD = 1,∴BC = 3,∴OB = [3],
∴图中阴影部分的面积 = 2S△OBC - S扇形OBE = 2 × [12] × [3] × 3 - [120π×(3)2360] = 3[3] - π.
点评:添加辅助线,构造出基本模型是解题的关键.
事实上,在△ABE和△ECF中,∠AEF + ∠FEC = ∠A + ∠B,而∠AEF = ∠B,∴∠A = ∠CEF,又∵∠B = ∠C,∴△ABE∽△ECF.
我们把这个模型称为“一线三等角”模型,下面举例说明其在中考中的应用.
一、模型具备直接用
例1(2019·黑龙江·齐齐哈尔)将边长为4的等边三角形AND沿直线GH折叠,使点A落在边ND上的点A′处,如图2. 若[A′NA′D] = [mn],则[AGAH] = (用含m,n的代数式表示).
分析:由∠N = ∠GA′H = ∠D = 60°,可知△GA′N∽△A′HD,得到比例式. 设[A′NA′D=mn=a],[A′G=AG=x],[A′H=AH=y],则[A′N=am],[A′D=an],[GN=4-x],[DH=4-y],代入上述比例式求出x和y的关系可得答案.
解:由∠N = ∠GA′H = ∠D = 60°,可知△GA′N∽△A′HD,得[A′GA′H=A′NDH=GNA′D]. 设[A′NA′D=mn=a],[A′G=AG=x],[A′H=AH=y],则[A′N=am],[A′D=an],[GN=4-x],[DH=4-y],[∴][xy=am4-y=4-xan],解得[x=am+44+any],[∴][AGAH=am+44+an=am+am+anam+an+an=2m+nm+2n].
点评:当题目中出现图1中的基本图形时,可直接应用基本图形的性质来求解.
二、模型不全补形用
例2(2019·重庆A卷)如图3,在平面直角坐标系中,矩形ABCD的顶点A,D分别在x轴、y轴上,对角线BD[?]x轴,反比例函数y = [kx](k > 0,x > 0)的图象经过矩形对角线的交点E. 若点A(2,0),D(0,4),则k的值为( ).
A. 16 B. 20 C. 32 D. 40
分析:根据A(2,0),D(0,4)可知OA = 2,OD = 4. 由于图3中已有∠DAB = ∠DOA = 90°,因此过点B作BF⊥x轴于点F,构造“一线三等角”模形,则有△AOD∽△BFA. 由BD[?]x轴,可知BF = OD = 4,從而可求出AF的长,进而得到点E的坐标,求出k的值.
解:过点B作BF⊥x轴于点F,则∠AFB = ∠DOA = 90°. ∵四边形ABCD是矩形,∴ED = EB,∠DAB = 90°,∴△AOD∽△BFA,∴[OABF=ODAF]. ∵BD[?]x轴,A(2,0),D(0,4),∴OA = 2,OD = 4 = BF,∴[24=4AF],∴AF = 8,∴OF = 10,∴E(5,4). ∵双曲线y = [kx]过点E,∴k = 5 × 4 = 20,故选B.
点评:求点的坐标时,通常会作坐标轴的垂线构造全等三角形或相似三角形来处理.
三、无中生有创新用
例3(2019·湖北·武汉)已知AB是⊙O的直径,AM和BN是⊙O的两条切线,DC与⊙O相切于点E,分别交AM,BN于D,C两点.
(1)如图4,求证:AB2 = 4AD·BC;
(2)如图5,连接OE并延长交AM于点F,连接CF. 若∠ADE = 2∠OFC,AD = 1,求图中阴影部分的面积.
分析:(1)连接OC,OD,构造出“一线三等角”模型,证明△AOD∽△BCO,得出[ADBO] = [OABC],即可证明结论;(2)连接OD,OC,证明△COD≌△CFD得出∠CDO = ∠CDF,求出∠BOE = 120°,由直角三角形的性质得出BC = 3,OB = [3],由图中阴影部分的面积 = 2S△OBC - S扇形OBE,即可得出结果.
解:(1)连接OC,OD,如图4. ∵AM和BN是圆的两条切线,∴AM⊥AB,BN⊥AB,
∴AM[?]BN,∴∠ADE + ∠BCE = 180°.
∵DC切⊙O于E,∴∠ODE = [12]∠ADE,∠OCE = [12]∠BCE,∴∠ODE + ∠OCE = 90°,
∴∠DOC = 90°,∴∠AOD + ∠COB = 90°.
∵∠AOD + ∠ADO = 90°,∴∠AOD = ∠OCB.
∵∠OAD = ∠OBC = 90°,∴△AOD∽△BCO,∴[ADBO] = [OABC],
∵OA = OB,∴OA2 = AD·BC,∴[12AB]2 = AD·BC,∴AB2 = 4AD·BC.
(2)连接OD,OC,如图5.
∵∠ADE = 2∠OFC,∴∠ADO = ∠OFC.
∵∠ADO = ∠BOC,∠BOC = ∠FOC,∴∠OFC = ∠FOC,∴CF = OC,
∴CD垂直平分OF,∴OD = DF.
又∵CD = CD,∴△COD≌△CFD(SSS),∴∠CDO = ∠CDF.
∵∠ODA + ∠CDO + ∠CDF = 180°,∴∠ODA = 60° = ∠BOC,∴∠BOE = 120°.
在Rt△DAO中,AD = [33]OA.
在Rt△BOC中,BC = [3]OB,∴AD∶BC = 1∶3.
∵AD = 1,∴BC = 3,∴OB = [3],
∴图中阴影部分的面积 = 2S△OBC - S扇形OBE = 2 × [12] × [3] × 3 - [120π×(3)2360] = 3[3] - π.
点评:添加辅助线,构造出基本模型是解题的关键.