有些幾何題,按原有圖形很難求解,如果能根據圖形的特點,将原圖補成特殊圖形,如特殊三角形:直角三角形、等腰三角形、等邊三角形;特殊四邊形:平行四邊形、矩形、菱形、正方形、梯形.然後利用特殊圖形的性質,使問題得到解決,下面舉例加以說明.
【典例1】
已知:如下圖,四邊形ABCD中,∠DAB=60°,∠B=∠ADC=90°,CD=2,BC=11.求AC的長.
分析:在Rt△ABC中,因已有BC=11,欲求AC,隻要求出AB即可.而在原有圖形中無法直接求出AB,再次觀察圖形,發現∠B=90°,∠DAB=60°,故隻要延長AD、BC相交于點E(如圖1),就可以把原圖形補成含30°角的直角三角形,在這個特殊三角形中求出AC容易多了.
也可以延長AB、DC相交于點F(如圖2),也可以把原圖形補成含30°角的直角三角形,同樣,在這個特殊三角形中很容易求出AC.
結合勾股定理,最終可求得AC=14.
點評:若不規則的四邊形中有一個内角為90°,一旦出現60°或30°或45°的特殊角,就可以考慮用補形法,将原圖補成特殊的直角三角形,然後結合勾股定理等知識進行求解.
另外,本題除了補形法之外,還有其他解法,如在原圖中過點C作CM∥AB交AD于點M,過點M作MN⊥AB于點N,然後利用勾股定理分别求出BN和AN的長,進而求得AC,這裡不再詳細說明.
【典例2】
已知:如下圖,五邊形ABCDE中,∠A=∠B=120°,EA=AB=BC=2,CD=DE=4,那麼,五邊形ABCDE的面積是多少?
解析:因為∠A=∠B=120°,則∠A、∠B的補角均為60°,如下圖,延長EA、CB相交于點F,則△ABF為等邊三角形,進而可得四邊形FCDE為菱形,所求四邊形的面積等于菱形面積減去△ABF的面積.
最終可求得五邊形ABCDE的面積是7√3.
【典例3】
如下圖,六邊形的六個内角都是120°,連續四邊的長依次是1、3、3、2,求這個六邊形的周長.
分析:由于這個六邊形的内角均為120°,則其外角都為60°,因此,隻要作出相鄰内角的外角,就可得含有60°的特殊圖形.
解法一:如下圖,可将原六邊形補成邊長為8的等邊三角形,根據等邊三角形的性質,可求得原六邊形的另兩邊長分别是2和4,因此,原六邊形的周長為15.
解法二:如下圖,可将原六邊形補成邊長分别為4和5的平行四邊形,根據平行四邊形的性質,可求得原六邊形的另兩邊長分别是2和4,因此,原六邊形的周長為15.
解法三:如下圖,可将原六邊形補成邊長分别為11/2和2√3的矩形,則此矩形的4個角都是含有30°、60°的直角三角形,由勾股定理可求得每個直角三角形的邊,最終可得原六邊形的另兩邊長分别是2和4,因此,原六邊形的周長為15.
點評:本題抓住多邊形每個角均為120°的特點,将多邊形補成等邊三角形、平行四邊形、矩形,把已知與未知聯系在一起,從而找到解題途徑.另外,如果多邊形的内角為60°或120°,則易将原圖形補成一個等邊三角形.
【典例4】
已知,如下圖,△ABC中,AB=BC,∠ABC=90°,D為AB的中點,過B作直線與CD垂直,交AC于點E. 求證:∠ADE=∠CDB.
分析:因為△ABC是等腰直角三角形,因此可将它補成一個正方形ABCF,欲證∠ADE=∠CDB,由于兩角沒有直接聯系,考慮證這兩個角都等于某個角,從而使問題得到解決.
證明:如下圖,分别過點A、C作AB、BC的垂線,兩線相交于F,延長BE交AF于G,則四邊形ABCF是正方形.
∵∠1 ∠3=90°,∠2 ∠3=90°,∴∠1=∠2. 在△ABG和△BCD中,∠1=∠2,AB=BC,∠BAG=∠CBD,∴ △ABG≌△BCD ∴ ∠4=∠CDB,AG=BD=AD. 在△AGE和△ADE中,AG=AD,∠6=∠5,AE=AE
∴△AGE≌△ADE. ∴ ∠4=∠ADE,∴∠ADE=∠CDB.
點評:對于等腰直角三角形及含有45°角的三角形來說,根據解題的需要,經常可以将原圖形補成正方形,以充分運用正方形、直角三角形的性質來解題.
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