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數學k字型模型知識點

圖文 更新时间:2024-07-29 16:23:10

三角形是初中數學裡最基本的幾何圖形,而其邊上中點,又是很常見的條件。當涉及三角形中點或中線問題時,常采用延長中線一倍的辦法,即倍長中線法,來作輔助線解題。好處是通過此法構造全等三角形繼而得到平行,可将分散的條件集中在一個三角形内解題,常常出奇制勝,化腐朽為神奇。且看模型的探究,和模型産生的基本結論及應用。

[問題提出]

如圖1,在△ABC中,若AB=6,AC=4,求BC邊上的中線AD的取值範圍.

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)1

[問題解決]

解決此問題可以用如下方法,延長AD到點E使DEAD,再連結BE(或将△ACD繞着點D逆時針裝轉180°得到△EBD),把ABAC、2AD集中在△ABE中,可得△DAC≌△DEBACEB,再根據三角形三邊關系求得AE的取值範圍,由此得出中線AD的取值範圍是 1<AD<5.

【模型歸納】

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)2

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)3

【簡單應用】如圖2,如圖,在△ABC中,D為邊BC的中點,已知AB=5,AC=3,AD=2.求BC的長

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)4

【解析】延長ADE,使得ADDE,連接BE,可證明△DAC≌△DEBACEB,再證明∠AEB=90°,由勾股定理求得BD=√13,進而得BC=2BD=2√13

[拓展應用]

如圖3,在△ABC中,∠A=90°,點D是邊BC的中點,點E在邊AB上,過點DDFDE交邊AC于點F,連結EF,已知BE=4,CF=5,則EF的長為____

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【解析】延長FDG,使得DGFD,連接BGEG,可證明△CDF≌△BDG,得BGCF,∠DCF=∠DBG,再證明∠EBG=90°,由勾股定理求得EG=√41,由線段垂直平分線性質得EF=EG=√41,.

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)6

【點評】本題考查幾何變換綜合題、三角形的中線、勾股定理、矩形的判定和性質等知識,解題的關鍵是學會添加常用輔助線,構造全等三角形解決問題,體會出現中點的輔助線的添加方法,屬于中考壓軸題.由此可歸納如下模型

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)7

[變式拓展]

1.(2019春•崇川區校級月考)如圖1,Rt△ABC中,∠A=90°,ABAC,點DBC邊的中點連接AD,則易證ADBDCD,即AD=1/2BC;如圖2,若将題中ABAC這個條件删去,此時AD仍然等于1/2BC.

理由如下:延長ADH,使得AH=2AD,連接CH,先證得△ABD≌△CHD,此時若能證得△ABC≌△CHA

即可證得AHBC,此時AD=1/2BC,由此可見倍長過中點的線段是我們三角形證明中常用的方法.

(1)請你先證明△ABC≌△CHA,并用一句話總結題中的結論;

(2)現将圖1中△ABC折疊(如圖3),點A與點D重合,折痕為EF,此時不難看出△BDE和△CDF都是等腰直角三角形.BEDECFDF.由勾股定理可知DE2 DF2=EF2,因此BE2 CF2=EF2,若圖2中△ABC也進行這樣的折疊(如圖4),此時線段BECFEF還有這樣的關系式嗎?若有,請證明;若沒有,請舉反例.

(3)在(2)的條件下,将圖3中的△DEF繞着點D旋轉(如圖5),射線DEDF分别交ABAC于點EF,此時(2)中結論還成立嗎?請說明理由.圖4中的△DEF也這樣旋轉(如圖6),直接寫出上面的關系式是否成立.

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)8

【解析】(1)想辦法證明ABCH,推出∠BAC=∠ACH,再利用SAS證明△ABC≌△CHA即可,可得結論:直角三角形斜邊上的中線等于斜邊的一半.

(2)有這樣分關系式.如圖4中,延長EDH山頂DHDE.證明△EDB≌△HDCSAS),推出∠B=∠HCDBECH,∠FCH=90°,利用勾股定理,線段的垂直平分線的性質即可解決問題.

(3)圖5,圖6中,上面的關系式仍然成立.結論:EF²=BE² CF².證明方法類似(2).

【點評】本題屬于幾何變換綜合題,考查了旋轉變換,翻折變換,全等三角形的判定和性質,勾股定理等知識,解題的關鍵是學會添加常用輔助線,構造全等三角形解決問題,屬于中考壓軸題.

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)9

2.(2018秋•吳興區期末)我們定義:如圖1,在△ABC中,把AB繞點A順時針旋轉α(0°<α<180°)并縮短一半得到AB',把AC繞點A逆時針旋轉β并縮短一半得到AC',連接B'C'.當α β=180°時,我們稱△AB'C'是△ABC的"旋半三角形",△AB'C'邊B'C'上的中線AD叫做△ABC的"旋半中線",點A叫做"旋半中心".

特例感知:

(1)在圖2,圖3中,△AB'C'是△ABC的"旋半三角形",AD是△ABC的"旋半中線".

①如圖2,當△ABC為等邊三角形時,ADBC的數量關系為AD=_____ BC

②如圖3,當∠BAC=90°,BC=4時,則AD長為 _____.

猜想論證:

(2)在圖1中,當△ABC為任意三角形時,猜想ADBC的數量關系,并給予證明.

拓展應用:

(3)如圖4,在平面直角坐标系中,△ABC的坐标分别是A(4,3),B(1,0),C(5,0),△ABC′是△ABC的"旋半三角形",AD是△ABC的"旋半中線",連結OD,求OD的最大值是多少?并請直接寫出當OD最大時點D的坐标.

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)10

【解析】(1)①首先證明△ADB′是含有30°是直角三角形,可得AD=1/2AB′即可得AD=1/4BC,;

②首先證明△BAC∽△BAC′,根據直角三角形斜邊中線定理即可解決問題AD=1;

(2)結論:AD=1/4BC.如圖1中,延長ADM,使得ADDM,連接BMCM,首先證明四邊形ACMB′是平行四邊形,再證明△BAC∽△ABM,即可解決問題;

(3)如圖4中,先确定OD最大值時,D的位置,D在以A為圓心,以1為半徑的圓上,則當D運動到直線OA與半圓相交時OD最大,求此時OD的長并确定其坐标.

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)11

A(4,3),∴OA=5,

AD=1,∴OD的最大值是6.

AAEx軸于E,過DDFx軸于F

AEDF,∴△AOE∽△DOF

∴OA/OD=OE/OF=5/6=AE/DF=,

OE=4,AE=3,∴OF=24/5,DF=18/5,∴D(24/5,18/5).

數學k字型模型知識點(再說倍長中線模型)12

常規的倍長中線可以出全等,但需要證明"三點共線",遇到"中點 平行",我們"延長出全等",而非"倍長出全等". 用"倍長中線法"作輔助線解幾何題,是一種重要的技巧套路。它可以有效地生發出全等、平行等基本條件,關聯好多基本圖形,幫助解題,大家務必好好掌握。也給我們解題的啟示:抓住核心,找到關鍵,才能快速解題。在數學問題的解決過程中伴随着一系列的心智活動,無論進行過程是否順利,都将給人以啟迪和力量。"細雨濕衣看不見,閑花落地聽無聲。"

像這樣在挑戰數學典型問題的征途中,經曆深入思考、體驗,我們的知識、方法、能力、智慧、意志力一定悄然得以提升。

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