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活用几何模型神器 轻松搞定压轴题

时间:2022-11-07 15:32:54

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活用几何模型神器 轻松搞定压轴题

法国数学家笛卡尔说过:“我所解决的每一个问题,将成为一个模式,以用于解决其他问题”.几何是初中数学中非常重要的内容,尤其是近几年中考题更注重考察图形基本模型的拓展及应用,一般会在压轴题中出现,而掌握常见几何模型将有助于学生理清思路、节省大量时间。实践表明几何教学,对基础图形的把握,需源于教材,进而高于教材;在数学学习中,对图形的认知形成变式,并内化为一个知识系列,或图形专题,并能够运用于较为复杂图形中,识别并构造成所熟悉的基础图形,是学活几何的重要策略,这种能力的培养需要一个渐进的过程!

例1.已知正方形ABCD中,E为对角线BD上一点,过E点作EF⊥BD交BC于F,连接DF,G为DF中点,连接EG,CG.

(1)直接写出线段EG与CG的数量关系;

(2)将图1中△BEF绕B点逆时针旋转45°,如图2所示,取DF中点G,连接EG,CG.你在(1)中得到的结论是否发生变化?写出你的猜想并加以证明.

(3)将图1中△BEF绕B点旋转任意角度,如图3所示,再连接相应的线段,问(1)中的结论是否仍然成立?(不要求证明)

【分析】(1)由题意可知,△DEF和△DCF都是直角三角形,因为EG和CG分别是它们斜边上的中线,依据直角三角形斜边的中线等于斜边的一半这一几何模型可知,EG=1/2DF,CG=1/2DF,所以EG=CG;

(2)像这种有一定规律的题目,一般情况是结论不变.先猜想再证明即可;证明线段的相等,比较常见的方法是证明这两条线段所在的三角形全等,有时候还要添加辅助线构造三角形这一几何模型,本题也是,如下图添加辅助线,利用三角形全等证明即可.

(3)很明显本题体现了由特殊到一般的规律,既然不要求证明,答案一定是肯定的,否则本题就没有什么意义了.在△BEF的旋转过程中,始终不变的依然是G点是FD的中点.可以延长一倍EG到H,从而构造一个和△EFG全等的三角形,利用BE=EF这一条件将全等过渡.要想办法证明三角形ECH是一个等腰直角三角形,就需要证明三角形EBC和三角形CGH全等,利用角度变换关系就可以得证了.

【解答】(1)由分析可知:EG=CG;

(2)第(1)问中得到的结论没有发生变化,即EG=CG;

证明:连接AG,过G点作MN⊥AD于点M,与EF的延长线交于N点,则四边形AENM为矩形.

在△DAG与△DCG中,∵AD=CD,∠ADG=∠CDG,DG=CG,

∴△DAG≌△DCG(SAS).∴AG=CG.

在△DMG与△FNG中,∵∠MDG=∠NFG,DG=FG,∠DGM=∠FGN,

∴△DMG≌△FNG(ASA).∴MG=NG.

∵四边形AENM为矩形,∴AM=EN,∠AMG=∠ENG=90°.

在△AMG与△ENG中,∵AM=EN,∠AMG=∠ENG,MG=NG,

∴△AMG≌△ENG(SAS).∴AG=EG.∴EG=CG.

(3)如下图,(1)中的结论仍然成立.

例2.如图1,平面内有一点P到△ABC的三个顶点的距离分别为PA、PB、PC,若有PA^2=PB^2+PC^2则称点P为△ABC关于点A的勾股点.

(1)如图2,在4×5的网格中,每个小正方形的长均为1,点A、B、C、D、E、F、G均在小正方形的顶点上,则点D是△ABC关于点_____的勾股点;在点E、F、G三点中只有点_____是△ABC关于点A的勾股点.

(2)如图3,E是矩形ABCD内一点,且点C是△ABE关于点A的勾股点,

①求证:CE=CD;

②若DA=DE,∠AEC=120°,求∠ADE的度数.

(3)矩形ABCD中,AB=5,BC=6,E是矩形ABCD内一点,且点C是△ABE关于点A的勾股点,

①若△ADE是等腰三角形,求AE的长;

②直接写出AE+5/6BE的最小值.

②设∠CED=α,根据∠AEC=120°和CE=CD即∠ADC=90°,可用α表示△ADE的三个内角,利用三角形内角和180°为等量关系列方程,即求出α进而求出∠ADE.

(3)由条件“点C是△ABE关于点A的勾股点”仍可得CE=CD=5,作为条件使用.①△ADE是等腰三角形需分3种情况讨论,把每种情况画图再根据矩形性质和勾股定理计算,即能求AE的长.②在CB上截取CH=25/6,利用两边对应成比例及夹角相等构造△ECH∽△BCE,把5/6BE转化为EH,所以当点A、E、H在同一直线上时,AE+5/6BE=AH取得最小值,利用勾股定理求出AH即可.

本题考查勾股定理、勾股定理逆定理的应用,矩形的性质,等腰三角形的性质,解一元一次方程和一元二次方程,圆的定义和圆周角定理.解题关键是对新定义概念的性质运用,第(3)①题,借助“两圆一线”模型,对于等腰三角形的分类讨论需数形结合把图形画出后再解题,②借助胡不归几何模型,利用特殊位置试算得到最小值,计算过程较繁琐复杂.

②设∠CED=α,则∠CDE=∠CED=α,∴∠ADE=∠ADC﹣∠CDE=90°﹣α,

∵∠AEC=120°,∴∠AED=∠AEC﹣∠CED=120°﹣α.

∵DA=DE,∴∠DAE=∠DEA=120°﹣α.

∵∠DAE+∠DEA+∠ADE=180°,∴2(120°﹣α)+(90°﹣α)=180°,

解得:α=50°,∴∠ADE=90°﹣50°=40°.

(3)①∵矩形ABCD中,AB=5,BC=6,∴AD=BC=6,CD=AB=5.

∵点C是△ABE关于点A的勾股点,∴CE=CD=5.

i)如图1,若DE=DA,则DE=6,

过点E作MN⊥AB于点M,交DC于点N,∴∠AME=∠MND=90°,

∴四边形AMND是矩形,∴MN=AD=6,AM=DN.

设AM=DN=x,则CN=CD﹣DN=5,

取AC中点O,则点A、B、C、D在以O为圆心、OA为半径的⊙O上,

∴点E也在⊙O上,∴点E不在矩形ABCD内部,不符合题意.

启迪与反思:

许多中考试题都是以教材的例题、习题为背景,经过命题专家巧妙构思编拟而成,中考试题的权威性和导向性是由命题专家独具匠心精心打造的,其思路和方法常具有类比迁移和拓广探索性。在平时练习过程中,注意提炼基本图形,用基本几何模型解决问题,则能提高学习效率,提升创新创造能力。

1、加强教材例题习题的研究和开发

学会创造性使用教材,通过改编、演变、拓展等手段,充分挖掘开发例、习题所蕴含的丰富的教学价值,引导学生在探究过程学会设计中考题,掌握并迁移方法和技能,揭开中考题的神秘面纱,实现教材与中考的无缝对接。

2、加强几何基本图形建模的教学

几何与图形领域中存在着很多基本图形,每一个基本图形都可视为一个几何模型,它的性质、研究方法对其他较复杂几何图形性质的探究具有重要的导航作用。在具体的情境中加强对基本模型的研究,并让学生慧眼视图,从复杂图形中找出基本模型,利用模型解决相关问题,强化模型解题的思维方法,积累有效的数学活动经验。

3、强化探究意识提高推理能力

近几年的中考数学试卷,加大了对几何图形性质探究问题的考察力度,以检测学生的思维方式、思维水平。所以,在几何与图形的课堂习题教学中,要有意识、有目的引导学生大胆尝试联想,变化问题的条件和结论,将图形的结构重组与更新,探索条件(或图形)变化中不变的结论,或不变的条件而变化的结论,建立基本几何模型,打开思维的大门,提升学生的推理猜想能力、创新创造能力。

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