2020年中考数学培优 专题讲义 第3讲 几何模型之双子型
菏泽职业技术学院-七夕贺卡
第3讲 几何模型之双子型
模型讲解
【双等边类型】
A
AA
D
E
O
E
C
B
C
F
O
B
C
D
E
B
D
△ABD≌△ACE △BOE∽△COF
△BCD≌△ACE
【双等腰直角类型】
A
O
D
B
C
E
AD
O
E
A
E
B
C
F
△BCE≌△DCF
G
BDC
△BCD≌△ACE △ABD∽△ACE
【一般情况】
基本条件:△ABC∽△EDC,连接AE、BD后,有△AEC∽△BDC,
相似比为AC边与BC边之比。
可见,上面几种有图形中有全等情况出现,只因图形中有边长相等。
A
E
D
B
C
【例题讲解】
例题1、(
直接用双子)如图,直角坐标系中,点A的坐标为(1,0),以线段OA为边在第四象限内作等边△AOB,<
br>点C为x正半轴上一动点(OC>1),连接BC,以线段BC为边在第四象限内作等边△CBD,直线D
A交y轴
于点E.
(1)△OBC与△ABD全等吗?判断并证明你的结论;
(2
)着点C位置的变化,点E的位置是否会发生变化?若没有变化,求出点E的坐标;若有变化,请说明
理
由.
y
E
A
O
B
D
C
x
解:①全等.
理由:∵△AOB和△CBD是等边三角形,
∴OB=AB,∠OBA=∠OAB=60°,BC=BD,∠CBD=60°,
∴∠OBA+∠ABC=∠CBD+∠ABC,即∠OBC=∠ABD,
在△OBC和△ABD中,
∵,
∴△OBC≌△ABD(SAS).
②不变.
理由:∵△OBC≌△ABD,
∴∠BAD=∠BOC=60°,
又∵∠OAB=60°,
∴∠OAE=180°﹣∠OAB﹣∠BAD=60°,
∴Rt△OEA中,AE=2OA=2,
∴OE=,
).
∴点E的位置不会发生变化,E的坐标为E(0,
例题2、如图,△ABC和△ADE都是等
腰直角三角形,∠BAC=∠DAE=90°,AB=AC=2,O为AC中点,若
点D在直线BC上运
动,连接OE,则在点D运动过程中,线段OE的最小值是为( )
12
A.
B. C.1 D.2
22
A
O
B
解:设Q是AB的中点,连接DQ,
E
C
D
∵∠BAC=∠DAE=90°,
∴∠BAC﹣∠DAC=∠DAE﹣∠DAC,
即∠BAD=∠CAE,
∵AB=AC=2,O为AC中点,
∴AQ=AO,
在△AQD和△AOE中,
,
∴△AQD≌△AOE(SAS),
∴QD=OE,
∵点D在直线BC上运动,
∴当QD⊥BC时,QD最小,
∵△ABC是等腰直角三角形,
∴∠B=45°,
∵QD⊥BC,
∴△QBD是等腰直角三角形,
∴QD=
∵QB=
∴QD=
QB,
AB=1,
,
. ∴线段OE的最小值是为
故选:B.
5
例题3、如图1,在Rt△ABC中,∠B=90°,cosC=,点
D、E分别是边BC、AC的中点,连接DE,将
6
AE
△EDC绕点C按顺时针方向
旋转,记旋转角为θ.当0°≤θ<360°时,
BD
的大小有无变化?请仅就图2
的情况给出证明.
AE
A
D
E
B
D
C
B
C
(图1) (图2)
当0°≤α<360°时,
∵∠ECD=∠ACB,
∴∠ECA=∠DCB,
又∵==,
的大小没有变化,
∴△ECA∽△DCB,
∴==;
【巩固练习】
1. 如图所示,已知△ABC和
△BDE均为等边三角形,连接AD、CE,若∠BAD=39°,那么∠ACE=_______.
A
B
C
E
D
2.如图,△ABC为等边三角形,AB=2,点D为BC边上的动点
,连接AD,以AD为一边向右作等边△ADE,连接
CE
(1)在点D从点B运动到点C的过程中,点E运动的路径长为_________;
2)在
点D的运动过程中,是否存在∠DEC=60°,若存在,求出BD的长,若不存在,请说明理由.
(3)取AC中点P,连接PE,在点D的运动过程中,求PE的最小值.
A
E
B
D
C
3.在锐角△ABC
中,AB=4,BC=5,∠ACB=45°,将△ABC绕点B按逆时针方向旋转,得到△A
1
BC
1
.
(1)如图1,当点C
1
在线段CA的延长线上时,求
∠CC
1
A
1
的度数;
(2)如图2,连接AA
1
,CC
1
.若△ABA
1
的面积为4,求△CBC
1
的面
积;
C
1
A
C
1
A
A
1
BC<
br>B
A
1
C
图1
图2
4.【提出问题】
(1)如图1,在等边△ABC中,点M是BC上的任意一点(不含
端点B、C),连结AM,以AM为边作
等边△AMN,连结CN.求证:BM=CN.
【类比探究】
(2)如图2,在等边△ABC中,点M是BC延长线上的任意一点(不含端点
C),其它条件不变,(1)中结
论BM=CN还成立吗?请说明理由.
【拓展延伸】 (3)如图3,在等腰△ABC中,BA=BC,AB=6,AC=4,点M是BC上的任意一点(不含端点
B、C),连
结AM,以AM为边作等腰△AMN,使顶角∠AMN=∠ABC.连结CN.试探究BM
与CN的数量关系,并
说明理由.
N
A
N
A
A
N
B
M
C
BC
M
B
M
C
图1 图2 图3
5.如图,正方形ABCD、BGFE边长分别为2、1,正方形BGFE绕点B旋转,直线AE、GC
相交于点H.
(1)在正方形BGFE绕点B旋转过程中,∠AHC的大小是否始终为90°,请说明理由;
(2)连接DH、BH,在正方形BGFE绕点B旋转过程中,求DH的最大值;
A
D
E
F
B
G
H
C
备用图
6.如图1,已知点A(0,-3)和
x轴上的动点C(m,0),△AOB和△BCD都是等边三角形.
(1)在C点运动的过程中,始终有两点的距离等于OC的长度,请将它找出来,并说明理由.
(2)如图2,将△BCD沿CD翻折得△ECD,当点C在x轴上运动时,设点E(x,y),请你用m来表
示点E的
坐标并求出点E运动时所在图象的解析式.
(3)在C点运动的过程中,当m>
y
D
3时,直接写出△ABD是等腰三角形时E点的坐标.
y
D<
br>O
A
C
B
x
O
A
C
B
x<
br>
图1 图2
【旋转构造双子型】
此类图的特点在于图形的不完整。一且补全图形,答案即可解出,而方法
不仅仅是构造,亦可用旋转,构造与旋
转本就可互相代替,但我们常常选用旋转来解决!不过本专题打算
用构造的思路去解决!面转的方法读者可
自行尝试,图是一样的!
【例题讲解】
例题4.如图所示,在四边形ABCD中,AD=3,CD=2,∠ABC=∠ACB=∠ADC= 45°,则BD的长为
_________.
D
A
C
解:作AD′⊥AD,AD′=AD,连接CD′,DD′,如图:
∵∠BAC+∠CAD=∠DAD′+∠CAD,
即∠BAD=∠CAD′,
在△BAD与△CAD′中,
,
∴△BAD≌△CAD′(SAS),
∴BD=CD′,∠DAD′=90°,
由勾股定理得DD′=
由勾股定理得CD′=
∴BD=CD′=
故答案为:.
.
=3
=
,∠D′DA+∠ADC=90°,
,
B
【杂说】若用旋转,只需将△ADB绕点A顺时 针旋转90°,连接DD,再证明△ADD是等腰直角三角形即可。
例题5.如图,在△ABC中,∠ABC=60°,AB=2
=120°,则BD的长为________.
3,BC=8,以AC为腰,点A为顶点作等腰△ACD,且∠DAC
解:以A为旋转中心,把△BAC逆时针旋转120°,得到△EAD,连接BE,作AP⊥BE于P,
则∠BAE=120°,AB=AE,
∴∠ABE=∠AEB=30°,
∴BP=AB•cos∠ABP=3,∠AEB=90°,
∴BE=2BP=6,
在Rt△BED中,BD=
故答案为:10.
=10,
【巩固练习】
1.【问题探究】
(1)如图1,锐角△ABC中分别以AB、AC
为边向外作等腰△ABE和等腰△ACD,使AE=AB,AD=AC,∠
BAE=∠CAD,连接BD
,CE,试猜想BD与CE的大小关系,并说明理由.
【深入探究】
(2)如图2,四边形
ABCD中,AB=7cm,BC=3cm,∠ABC=∠ACD=∠ADC=45°,求BD的长.
(3)如图3,在(2)的条件下,当△ACD在线段AC的左侧时,求BD的长.
D
E
A
A
D
A
B
C
D
BC
BC<
br>
图1 图2 图3
2.(1)如图1,已知△ABC,以AB、AC为边分别向△ABC
外作等边△ABD和等边△ACE,连接BE、CD,请你
完成图形(尺规作图,不写作法,保留作图痕
迹),并证明:BE=CD;
(2)如图2,利用(1)中的方法解决如下问题:在四边形ABCD中
,AD=3,BD=2,∠ABC=∠ACB=∠
ADB=45°,求BD的长; 4
(3)如图3,四边形ABCD中,∠BAC=90°,∠ADB=∠ABC=
α
,tanα=,BD=5,AD=12,求BD的长.
3
A
B
D
A
C
B
图1
A
D
C
B
图2
C
3 图
参考答案
1.解:∵△ABC和△BDE均为等边三角形,
∴∠ABC=∠DBE=60°,AB=BC,BE=BD,
∴∠CBD=60°,
∴∠ABD=∠CBE=120°,
在△ABD和△CBE中,
∴△ABD≌△CBE,(SAS)
∴∠AEC=∠ADB,
∵∠ADB=180°﹣∠ABD﹣∠BAD=21°,
∴∠AEC=21°,∴∠ACE=99°,故答案为:99°.
A
A
,
E
B
D
C
B
D
P
F
C
E
2.解:
(1)△ABD≌△ACE可得BD=CE,E的运动路径的长即D的运动路径长,BC=2.
(2)∠DEC=60°相当于∠AEC=∠ADB=120°,即∠EDC=0°,此时点D与点B重合.因
此不存在.
1
(3)∠ACE=60°,当PE⊥CE时取最小值.PE=PCcos60°=.
2
3.解:(1)由旋转的性质可得:∠A
1
C
1
B=∠ACB=45°,BC=BC
1
,
∴∠CC
1
B=∠C
1
CB=45°,
∴∠CC
1
A
1
=∠CC
1
B+∠A
1
C
1
B=45°+45°=90°.
(2)∵△ABC≌△A
1
BC
1
,
∴BA=BA
1
,BC=BC
1
,∠ABC=∠A
1
BC
1
,
∴,∠ABC+∠ABC
1
=∠A
1
BC
1
+∠A
BC
1
,
∴∠ABA
1
=∠CBC
1
,
∴△ABA
1
∽△CBC
1
.
∴
∵S
△
ABA1
=4,
∴S
△
CBC1
=
4.(1)证明:∵△ABC、△AMN是等边三角形,
∴AB=AC,AM=AN,∠BAC=∠MAN=60°,
∴∠BAM=∠CAN,
∵在△BAM和△CAN中,
∴△BAM≌△CAN(SAS),
∴∠ABC=∠ACN.
(2)解:结论∠ABC=∠ACN仍成立;
理由如下:∵△ABC、△AMN是等边三角形,
∴AB=AC,AM=AN,∠BAC=∠MAN=60°,
∴∠BAM=∠CAN,
∵在△BAM和△CAN中,
∴△BAM≌△CAN(SAS),
∴∠ABC=∠ACN.
(3)解:∠ABC=∠ACN;
理由如下:∵BA=BC,MA=MN,顶角∠ABC=∠AMN,
∴底角∠BAC=∠MAN,
;
,
∴△ABC∽△AMN,
∴=,
又∵∠BAM=∠BAC﹣∠MAC,∠CAN=∠MAN﹣∠MAC,
∴∠BAM=∠CAN,
∴△BAM∽△CAN,
∴∠ABC=∠ACN.
5.解:(1)是,理由如下:
如图,由旋转知,∠ABE=CBG,
在正方形ABCD,BGFE中,
AB=BC,BE=BG,∠ADC=∠BCD=∠BAD=∠ABC=90°,
∴△ABE≌△CBG,
∴∠BAE=∠BCG,
记AH与BC的交点为点P,
∵∠APB=∠CPH,∠ABC+∠BAE+∠APB=180°
∠AHC+∠BCG+∠CPH=180°,
∴∠AHC=∠ABC=90°,
(2)DH≤DE+EG=BD=22
6.解:(1)连接AD,如图1所示.
A、D两点间的距离始终等于OC的长度.理由如下:
∵△AOB和△BCD都是等边三角形,
∴AB=OB,BD=BC,∠ABO=∠CBD=60°,
∵∠ABD=∠ABO+∠OBD,∠OBC=∠OBD+∠DBC,
∴∠ABD=∠OBC.
在△ABD和△OBC中,有
∴△ABD≌△OBC(SAS),
∴AD=OC.
(2)过D作DF⊥y轴于F,连接BE,如图2所示.
,
由(1)可知△ABD≌△OBC,
∴AD=OC=m,∠DAF=∠BAO﹣∠BAD=60°﹣(90°﹣60°)=30°
∴DF=AD•sin∠DAF=m,AF=AD•cos∠DAF=
∵A(0,﹣3),
m,
∴D(m,m﹣3).
∵将△BCD沿CD翻折得△ECD且△BCD是等边三角形,
∴四边形BCED是菱形,
∴BE、CD互相平分.
∵△AOB是等边三角形,且点O(0,0),点A(0,﹣3),
∴点B(
∴E(m﹣
∵m﹣=
,﹣),
,m﹣).
),
(m﹣
∴点E在图形y=x上运动.
,﹣),点D(m,m﹣3),
=,
(3)∵点A(0,﹣3),点B(
∴AB=3,AD=m,BD=
△ABD为等腰三角形分
三种情况:
①当AB=AD时,有3=m,
此时点E的坐标为(﹣
②当AB=BD
时,有3=
解得:m=0(舍去),或m=3
此时点E的坐标为(3,3);
,
,﹣);
,
③当AD=BD时,有m=
解得:m=(舍去).
,
综上可知:在C点运动的过程中,当m>
﹣)或(3
,3).
时,△ABD是等腰三角形时E点的坐标为(﹣,
1.解:(1)BD=CE.
理由是:∵∠BAE=∠CAD,
∴∠BAE+∠BAC=∠CAD+∠BAC,即∠EAC=∠BAD,
在△EAC和△BAD中,
,
∴△EAC≌△BAD,
∴BD=CE;
(2)如图2,在△ABC的外部,以A为直角顶点作等腰直角△BAE,使∠BAE=90°,AE=
AB,连接
EA、EB、EC.
∵∠ACD=∠ADC=45°,
∴AC=AD,∠CAD=90°,
∴∠BAE+∠BAC=∠CAD+∠BAC,即∠EAC=∠BAD,
在△EAC和△BAD中,
,
∴△EAC≌△BAD,
∴BD=CE.
∵AE=AB=7,
∴BE==7,∠ABE=∠AEB=45°,
又∵∠ABC=45°,
∴∠ABC+∠ABE=45°+45°=90°,
∴EC=
∴BD=CE=
=
.
=,
(3)如图3,在线段AC的右侧过点A作AE⊥AB于点A,交BC的延长线于点E,连接BE.
∵AE⊥AB,
∴∠BAE=90°,
又∵∠ABC=45°,
∴∠E=∠ABC=45°,
∴AE=AB=7,BE==7,
又∵∠ACD=∠ADC=45°,
∴∠BAE=∠DAC=90°,
∴∠BAE﹣∠BAC=∠DAC﹣∠BAC,即∠EAC=∠BAD,
在△EAC和△BAD中,
,
∴△EAC≌△BAD,
∴BD=CE,
∵BC=3,
∴BD=CE=(7﹣3)cm.
2.解:(1)如图1,分别以点A、B为圆心,以AB为半径画弧,交于点D,连接AD、B
D,再分别以A、
C为圆心,以AC为半径画弧,交于点E,连接AE、CE,则△ABD、△ACE就
是所求作的等边三角形;
证明:如图1,∵△ABD和△ACE都是等边三角形,
∴AD=AB,AC=AE,∠DAB=∠EAC=60°,
∴∠DAC=∠BAE,
∴△DAC≌△BAE(SAS),
∴BE=CD;
(2)如图2,过A作AE⊥AD,使AD=AE=3,连接DE、CE,
由勾股定理得:DE=
∴∠EDA=45°,
∵∠ADC=45°,
∴∠EDC=∠EDA+∠ADC=90°,
∵∠ACB=∠ABC=45°,
∴∠CAB=90°,
∴∠CAB+∠DAC=∠EAD+∠DAC,
即∠EAC=∠DAB,
∵AE=AD,AC=AB,
∴△DAB≌△EAC(SAS),
∴EC=BD,
在Rt△DCE中,EC=
∴BD=EC=
(3)如图3,作直角三角形DAE,使得∠DAE=90°,
∠DEA=∠ACB,连接EC,
容易得到△DAE∽△BAC,
∴,即,
;
==,
=3,
∵∠DAE=∠BAC=90°,
∴∠DAE+∠DAC=∠BAC+∠DAC,即∠EAC=∠DAB,
∴△EAC∽△DAB,
∴,
在△DCE中,∠ADC=∠ACB,
∠EDA=∠ABC,
∴∠EDC=90°,
∵,AD=12,
∴AE=9,∠DAE=90°,
∴DE=
CE=
=15,
=5,
由△EAC∽△DAB,
∴
BD=
.