一道几何求角问题的多种解法

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  图1
  题目:如图1,在3×3的正方形网格中标出了∠1和∠2,求∠1+∠2的度数.
  方法1:转移角
  解法1:如图1,连结CE,DE,由图易知:
  △ABC≌△ECB,△CDF≌△DEG.
  所以∠1=∠3,∠2=∠4,
  △CDE是等腰直角三角形.
  所以∠CED=45°.
  所以∠3+∠4=135°,即∠1+∠2=135°.
  评析:上述解法是通过三角形全等,将∠1和∠2进行转移、拼接,从而使问题获解.
  方法2:将图1中的∠1、∠2直接拼在一起,相当于求图2、图3中的∠BAC.
  图2
  解法2:(面积法)
  设每个小正方形的边长均为1,
  则△ABC的面积为52.
  由勾股定理知AC=10,AB=5.
  作AC边上的高BD,则:12×10×BD=
  52.
  所以BD=
  102.
  在Rt△ABD中应用勾股定理可得:AD=
  AB2-BD2=102.
  所以Rt△ABD是等腰直角三角形.
  所以∠BAD=45°,即∠BAC=135°.
  图3
  解法3:(相似形法)
  如图3,连结AD,
  则由勾股定理知AB=5.
  因为BDAB=15
  =55,
  ABBC=55,
  所以BDAB=ABBC.
  又∠DBA=∠ABC(公共角),
  所以△DBA∽△ABC.
  所以∠BAC=∠BDA=135°.
  评析:解法2、3的精彩之处在于将“两个角的求和问题”转化为“求一个角的问题”,体现了“化零为整”的整体化思想.
  方法三利用三角函数构造几何图形
  图4
  解法4:在图1中,设∠1的余角为α,∠2的余角为β,
  则tanα=13=26,tanβ=
  12
  =36.
  据此,我们可以构造如图4所示的几何图形,其中PM⊥QR,PM=6,QM=3,RM=2.
  由勾股定理得:PR=62+22=210,PQ=
  62+32=35.
  作QN⊥PR于N.
  因为S△PQR=12×5×6=12×
  210×QN,所以QN=3210.
  在Rt△PQN中,
  所以sin∠QPN=QNPQ=
  3210
  35=22.
  所以∠QPN=45°,即α+β=45°.
  因为∠1+α=90°,∠2+β=90°,
  所以∠1+∠2=135°.
  评析:上述方法是根据∠1、∠2的余角的正切值,巧妙构造出一个新的几何图形,然后应用勾股定理、三角形的面积、三角函数使问题获解.方法虽然复杂了一些,但却体现了构造法的应用,也是值得欣赏的.
  感悟:不满足于一种解法,不满足于对问题的解决,而是善于多角度分析思考问题,这对于提高综合运用各种知识解决问题的能力、培养发散思维具有重要意义.
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