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多变的相似中一线三等角模型,值得关注

发布时间:2022/8/29 15:02:13   

《战国策秦策二》中有一个典故,称之为《管庄子杀虎》。管庄子是远近闻名的勇敢猎手,他常常一个人猎杀豺狼虎豹,无所畏惧。

一次,管庄子来到一座山前,见有两只老虎在那里争食猎物,拼命厮打,咆哮声震撼着山林。待管庄子举起猎叉,正要上前刺杀猛虎,与他同行的管与连忙拉住他说:“老兄且慢!”

管与说:“最好的时机还没到,两虎争食,正疯狂搏斗,弱些的肯定会被咬死,而强些的那只虎也会被咬伤。等到它们死的死了,伤的伤了,你再行动,只需要轻而易举地将受伤的老虎刺杀即可,这两只老虎就都属于你了”。

如果管与没有提醒管庄子,那么管庄子要付出很大的代价才能杀死这两只老虎,甚至有可能因此而受伤。这则寓言告诉我们,做事情要善于分析矛盾,把握时机,以逸待劳,才能收到事半功倍的效果。

社会中,有许多复杂的情况、困难和问题,需要用高度的智慧去处理、克服和解决。因此,同样的问题,是否善于思索,是否把事物的每一个细节思索周全是决定成败的关键,只有善于全面细致地思索才能正确分析和掌握全局。

在全等三角形和相似三角形的教学时,“一线三等角”是一个常见的模型,也是中考中的热点问题.“一线三等角”指的是有三个等角的顶点在同一条直线上构成的全等(或相似)图形,这个角可以是直角,也可以是锐角或钝角.有些时候我们也称之为“K形图”,“三垂直”,“弦图”等,以下统称为“一线三等角”问题.

由于相似三角形的灵活多变,再加之隐含在一些复杂的图形中,在审题时老师和学生可能会存在一些难度,今天就把“一线三等角”中的相似给大家总结供参考。

追根溯源(特殊)

一般形式

同侧一线三等角相似

A.锐角三角形

条件:∠B=∠AED=∠C;

结论:△ABE△ECD.

B.直角三角形(一线三垂直)

条件:∠B=∠AED=∠C=90°.

结论:△ABE△ECD.

C.钝角三角形

条件:∠B=∠AED=∠C.

结论:△ABE△ECD.

异侧:一线三等角相似

旋转、平移转化成:

条件:∠FCD=∠ABC=∠AED.

结论:△ABE△ECD.

一线三等角+中点

锐角三角形

条件:∠B=∠AED=∠C,E为BC的中点.

结论:△ABE△ECD△AED;AE平分∠BAD、DE平分∠ADC.

直角三角形(一线三垂直)

条件:∠B=∠AED=∠C=90°,E为BC的中点.

结论:△ABE△ECD△AED;AE平分∠BAD、DE平分∠ADC;BE=EF=EC.

钝角三角形

条件:∠B=∠AED=∠C,E为BC的中点.

结论:△ABE△ECD△AED;AE平分∠BAD、DE平分∠ADC.

“一线三等角”框架形态

常以等腰三角形或等边三角形为背景,三个等角顶点在同一直线上,称一线三等角模型,其中∠1=∠2=∠3,可根据三角形内角和及补角得到另一组等角,可得图①②③中两阴影部分三角形相似.

“一线三等角”应用的情况

①图形中已经存在“一线三等角”,直接应用模型解题;

②图形中存在“一线二等角”,补上“一等角”构造模型解题;

思想方法

(1)从特殊到一般——“一线三直角”到“一线三等角”;

(2)转化思想——借助“一线三等角”模型搭建桥梁构造相似(全等)三角形.

构造"一线三等角"的步骤找角、定线、构相似

1.以等腰(等边)三角形为背景的“一线三等角”

2.以矩形(正方形)为背景的“一线三等角”问题

例2.(两江新区模拟)如图,在矩形ABCD中,点E是对角线上一点,连接AE并延长交CD于点F,过点E作EG⊥AE交BC于点G,若AB=8,AD=6,BG=2,则AE=(   )

过点E作EN⊥BC,垂足为N,延长NE交AD于点M,根据矩形的性质可得AD=BC=6,∠DAB=∠ABC=90°,从而可得四边形AMNB是矩形,进而可得∠AMN=90°,AB=MN=8,AM=BN,MN∥AB,然后设ME=x,则EN=MN﹣EM=8﹣x.

再证明A字模型相似三角形△DME∽△DAB,并利用相似三角形的性质求出DM,从而求出AM,GN的长.

最后证明一线三等角模型相似三角形△AME∽△ENG,利用相似三角形的性质列出算式。

变式1.(洪泽区一模)如图,矩形ABCD中,AB=8,AD=6,点E是AB上的动点,连接DE,将△AED沿着DE折叠,A点落在F处,若EF∥AC,则AE的长度是  .

过点F作FM⊥AB,垂足为M,并延长MF交CD于点N,设AE=x,根据矩形的性质可得AD=BC=6,AB∥CD,∠DAE=∠B=90°,从而可得MN⊥CD,AC=10,再利用折叠的性质可得AE=EF=x,∠DAE=∠DFE=90°,然后根据已知易证△ABC∽△EMF,利用相似三角形的性质可得MF=3/5x,EM=4/5x,从而表示出AM,DN,FN的长。

最后根据tan∠DFN=tan∠CAB,列出关于x的方程进行计算即可解答.

∴AE=2,故答案为:2.

3."一线三等角"在直角坐标系中的应用

例3.(信阳模拟)如图,平面直角坐标系中,A(4,0),点B为y轴上一点,连接AB,tan∠BAO=2,点C,D为OB,AB的中点,点E为射线CD上一个动点.当△AEB为直角三角形时,点E的坐标为(   )

例4.(1)如图1,已知E是矩形ABCD的边AB上一点,EF⊥DE交BC于点F,证明:△ADE∽△BEF.

这个相似的基本图形像字母K,可以称为“K”型相似,但更因为图形的结构特征是一条线上有3个垂直关系,也常被称为“一线三垂直”,那普通的3个等角又会怎样呢?

(2)变式一如图2,已知等边三角形ABC,点D、E分别为BC,AC上的点,∠ADE=60°.

①图中有相似三角形吗?请说明理由.

②如图3,若将∠ADE在△ABC的内部(∠ADE两边不与BC重合),绕点D逆时针旋转一定的角度,还有相似三角形吗?  (若有请写出相似三角形,没有则填“无”)

(3)变式二如图4,隐藏变式1图形中的线段AE,在得到的新图形中.

①如果∠B=∠C=∠ADE=50°,图中有相似三角形吗?请说明理由.

②如图5,若∠B=∠C=∠ADE=α,α为任意角,还有相似三角形吗?  .(若有请写出相似三角形,没有则填“无”)

(4)变式三,已知,相邻两条平行直线间的距离相等,若等腰直角△ABC的三个顶点分别在这三条平行直线上,则cosα的值是   (直接写出结果).

(1)利用垂直和同角的余角相等判断出∠ADE=∠BEF即可得出结论;

(2)①类似于(1)的方法利用等边三角形的性质和三角形的内角和得出∴∠ADE=∠BEF即可得出结论;②同①的方法即可得出结论;

(3)①②类似于(2)的方法利用三角形的内角和即可得出结论;

(4)先判断出△ACD≌△BCE,得出AD=CE,CD=BE,进而得出AF=3d,最后利用勾股定理得出AB,即可用三角函数的意义即可得出结论.

:(1)∵四边形ABCD是矩形,

∴∠A=∠B=90°,∴∠ADE+∠AED=90°,

∵EF⊥DE,∴∠AED+∠BEF=90°,∴∠ADE=∠BEF,

∵∠A=∠B=90°,∴△ADE∽△BEF;

(2)①∵△ABC是等边三角形,∴∠B=∠C=60°,

根据三角形的内角和定理得,∠ADB+∠BAD=°,

∵∠ADE=60°,∴∠ADB+∠EDC=°,∴∠BAD=∠CDE,

∵∠B=∠C=60°,∴△ABD∽△CDE;

②∵△ABC是等边三角形,∴∠B=∠C=60°,

根据三角形的内角和定理得,∠FDB+∠BFD=°,

∵∠FDE=60°,∴∠FDB+∠EDC=°,∴∠BFD=∠CDE,

∵∠B=∠C=60°,

∴△FBD∽△CDE;故答案为:△FBD∽△CDE;

(3)①∠B=∠C=50°,

根据三角形的内角和定理得,∠ADB+∠BAD=°,

∵∠ADE=50°,∴∠ADB+∠EDC=°,∴∠BAD=∠CDE,

∵∠B=∠C=°,∴△ABD∽△CDE;

②B=∠C=α,根据三角形的内角和定理得,∠ADB+∠BAD=°﹣α,

∵∠ADE=α,∴∠ADB+∠EDC=°﹣α,∴∠BAD=∠CDE,

∵∠B=∠C=α,∴△ABD∽△DCE;

故答案为:△ABD∽△DCE;

(4)如图6,过点A作AD⊥l1,过点B作BE⊥l1交l3于F,

∴∠AFB=90°,∴∠CAD+∠ACD=90°,

∵∠ACB=90°,∴∠ACD+∠BCE=90°,

∴∠CAD=∠BCE



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