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    人教版九年级数学下册基础知识专项讲练 专题27.32 相似三角形几何模型-一线三等角(知识讲解)

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    人教版九年级数学下册基础知识专项讲练 专题27.32 相似三角形几何模型-一线三等角(知识讲解)

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    这是一份人教版九年级数学下册基础知识专项讲练 专题27.32 相似三角形几何模型-一线三等角(知识讲解),共20页。


    图一 图二
    模型二:一线三等角

    图三 图四
    图五

    图六
    【典型例题】
    类型一、一线三直角模型
    1.如图,在四边形ABCD中,ABCD,,,E为BC上一点,且,若,,求AB的长.
    【答案】
    【分析】由题意易知AB和CD所在的两个三角形相似,再利用相似比即可求出所求线段的长度.
    解:∵AB平行CD,,
    ∴,
    ∵,
    ∴,,
    ∵,
    ∴,
    ∴,
    ∴,
    ∴,
    ∵,,
    ∴,
    ∵,
    ∴.
    【点拨】此题主要考查学生对梯形的性质及相似三角形的性质的理解及运用.
    举一反三
    【变式1】如图,将矩形ABCD沿CE向上折叠,使点B落在AD边上的点F处,AB=8,BC=10.
    (1)求证:△AEF∽△DFC;
    (2)求线段EF的长度.
    【答案】(1)证明见分析;(2).
    【分析】
    (1)由四边形ABCD是矩形,于是得到∠A=∠D=∠B=90°,根据折叠的性质得∠EFC=∠B=90°,推出∠AEF=∠DFC,即可得到结论;
    (2)根据折叠的性质得CF=BC=10,根据勾股定理得到,求得AF=4,然后根据勾股定理列方程即可得到结论.
    解:(1)∵四边形ABCD是矩形,
    ∴∠A=∠D=∠B=90°,CD=AB=8,
    根据折叠的性质得∠EFC=∠B=90°,
    ∴∠AFE+∠AEF=∠AFE+∠DFC=90°,
    ∴∠AEF=∠DFC,
    ∴△AEF∽△DFC;
    (2)根据折叠的性质得:CF=BC=10,BE=EF,
    ∴,
    ∴AF=4,
    ∵AE=AB-BE=8-EF,
    ∴EF2=AE2+AF2,
    即EF2=(8-EF)2+42,
    解得:.
    【点拨】本题主要考查了相似三角形的判定,矩形的性质、翻折变换的性质及其应用问题.解题的关键是灵活运用矩形的性质、翻折变换的性质来分析、判断、解答.
    【变式2】如图1,在矩形中,为边上一点,把沿翻折,使点恰好落在边上的点处.
    (1)求证:;
    (2)若,,求的长;
    (3)如图2,在第(2)问的条件下,若,分别是,上的动点,求的最小值.
    【答案】(1)见分析;(2);(3)的最小值为.
    【分析】
    (1)选证得,即可证明结论;
    (2)利用折叠的性质,在Rt△ABF中,求得BF的长,设CE=x,在Rt△CEF中,利用勾股定理构建关于x的方程,即可求解;
    (3)根据折叠的性质,点F、D关于直线AE对称,过F作FQ⊥AD于Q,交AE于P,此时PD+PQ的最小值为FQ,证明四边形QFCD是矩形,即可求解.
    (1)证明:∵四边形是矩形,
    ∴,
    ∴,
    ∵由翻折得到,
    ∴,
    ∴,
    ∴,,
    ∴;
    (2)∵四边形是矩形,
    ∴,.
    设,则,
    在中,,
    ∴,
    在中,,即,
    解得,即.
    (3)如图,根据折叠的性质,点F、D关于直线AE对称,过F作FQ⊥AD于Q,交AE于P,此时PD+PQ的最小值为FQ,

    ∵四边形ABCD是矩形,
    ∴∠C=∠ADC=90,又FQ⊥AD,
    ∴四边形QFCD是矩形,
    ∴FQ=CD=AB=3,
    ∴的最小值为.
    【点拨】本题考查了矩形的性质折叠变换,相似三角形的判定和性质,轴对称的性质等知识,解题的关键是正确寻找相似三角形解决问题,学会利用参数解决问题.
    类型二、一线三等角模型
    2.如图,在△ABC中,点D、E分别在边BC、AC上,连接AD、DE.且∠B=∠ADE=∠C.
    (1)证明:△BDA∽△CED;
    (2)若∠B=45°,BC=6,当点D在BC上运动时(点D不与B、C重合).且△ADE是等腰三角形,求此时BD的长.
    【答案】()见分析;(2)或.
    【分析】
    (1)根据题目已知条件可知,,所以得到,即可得证.
    (2)由题意易得是等腰直角三角形,所以,当是等腰三角形时,根据分类讨论有三种情况:①AD=AE,②AD=DE,③AE=DE;因为点D不与重合,所以第一种情况不符合,其他两种情况根据等腰三角形的性质“等边对等角”及,求出问题即可.
    解:(1)
    在中,


    (2),
    是等腰直角三角形
    BC=6,
    AB=AC=BC=3
    ①当AD=AE时,则

    点D在上运动时(点D不与重合),点E在AC上
    此情况不符合题意.
    ②当AD=DE时,如图,
    由(1)可知

    AB=DC=

    ③当AE=DE时,如图

    平分,

    综上所述:或.
    【点拨】本题主要考查相似三角形的判定及等腰三角形的存在性问题,解题的关键是利用“K”型相似模型及根据“等边对等角”、等腰直角三角形的性质得到线段的等量关系,进而求解问题.
    举一反三
    【变式1】如图,点M是AB上一点,AE与BD交于点C,,且DM交AC于F,ME交BC于G.
    (1)求证:;
    (2)请你再写出两对相似三角形.
    【答案】(1)见分析;(2),.
    【分析】
    (1)根据三角形内角和证即可;
    (2)根据公共角相等,利用两个角对应相等,写出相似三角形即可.
    (1)证明:∵,,

    ∴,
    ∵,
    ∴;
    (2)∵,∠E=∠E,
    ∴,
    同理,.
    【点拨】本题考查了相似三角形的判定,熟记相似三角形判定定理并能灵活应用是解题关键.
    【变式2】△ABC中,AB=AC,∠BAC=90°,P为BC上的动点,小慧拿含45°角的透明三角板,使45°角的顶点落在点P,三角板可绕P点旋转.
    (1)如图a,当三角板的两边分别交AB、AC于点E、F时.求证:△BPE∽△CFP;
    (2)将三角板绕点P旋转到图b情形时,三角板的两边分别交BA的延长线、边AC于点E、F.△BPE与△CFP还相似吗?(只需写出结论)
    (3)在(2)的条件下,连结EF,△BPE与△PFE是否相似?若不相似,则动点P运动到什么位置时,△BPE与△PFE相似?说明理由.
    【答案】(1)证明见分析;(2)△BPE∽△CFP;(3)动点P运动到BC中点位置时,△BPE与△PFE相似,理由见分析.
    【分析】
    (1)找出△BPE与△CFP的对应角,其中∠BPE+∠BEP=135°,∠BPE+∠CPF=135°,得出∠BEP=∠CPF,从而解决问题;
    (2)利用(1)小题证明方法可证:△BPE∽△CFP;
    (3)动点P运动到BC中点位置时,△BPE与△PFE相似,同(1),可证△BPE∽△CFP,得 CP:BE=PF:PE,而CP=BP,因此 PB:BE=PF:PE,进而求出,△BPE与△PFE相似.
    (1)证明:∵在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,
    ∴∠B=∠C=45°.
    ∵∠B+∠BPE+∠BEP=180°,
    ∴∠BPE+∠BEP=135°.
    ∵∠EPF=45°,
    又∵∠BPE+∠EPF+∠CPF=180°,
    ∴∠BPE+∠CPF=135°,
    ∴∠BEP=∠CPF,
    又∵∠B=∠C,
    ∴△BPE∽△CFP.
    (2)△BPE∽△CFP;
    理由:∵在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,
    ∴∠B=∠C=45°.
    ∵∠B+∠BPE+∠BEP=180°,
    ∴∠BPE+∠BEP=135°.
    ∵∠EPF=45°,
    又∵∠BPE+∠EPF+∠CPF=180°,
    ∴∠BPE+∠CPF=135°,
    ∴∠BEP=∠CPF,
    又∵∠B=∠C,
    ∴△BPE∽△CFP.
    (3)动点P运动到BC中点位置时,△BPE与△PFE相似,
    证明:同(1),可证△BPE∽△CFP,
    得CP:BE=PF:PE,
    而CP=BP,
    因此PB:BE=PF:PE.
    又因为∠EBP=∠EPF,
    所以△BPE∽△PFE
    【点拨】此题主要考查了相似三角形的判定.它以每位学生都有的三角板在图形上的运动为背景,既考查了学生图形旋转变换的思想,静中思动,动中求静的思维方法,又考查了学生动手实践、自主探究的能力.
    类型三、一线三等角综合
    3.数学模型学习与应用.【学习】如图1,,,于点C,于点E.由,得∠1=∠D;又,可以通过推理得到≌.我们把这个数学模型称为“一线三等角”模型;
    (1)【应用】如图2,点B,P,D都在直线l上,并且.若,,,用含x的式子表示CD的长;
    (2)【拓展】在中,点D,E分别是边BC,AC上的点,连接AD,DE,,,.若为直角三角形,求CD的长;
    (3)如图3,在平面直角坐标系xOy中,点A的坐标为,点B为平面内任一点.是以OA为斜边的等腰直角三角形,试直接写出点B的坐标.
    【答案】(1)(2)3(3)或
    (1)解:∵,
    ∴,
    ∴,
    又∵,
    ∴∽,
    ∴,
    即,
    ∴.
    (2)解:如图4,当时,
    ∵,,
    ∴∽,
    ∴,
    ∵,
    ∴点D为BC的中点,
    ∴.
    如图5,当时,
    ∵,
    ∴,
    过点A作,交BC于点F,
    ∴,,
    ,不合题意,舍去,
    ∴.
    (3)解:分两种情况:
    ①如图6所示,过A作AC⊥y轴于D,过B作BE⊥x轴于E,DA与EB相交于C,则∠C=90°,∴四边形OECD是矩形
    ∵点A的坐标为(2,4),
    ∴AD=2,OD=CE=4,
    ∵∠OBA=90°,
    ∴∠OBE+∠ABC=90°,
    ∵∠ABC+∠BAC=90°,
    ∴∠BAC=∠OBE,
    在△ABC与△BOE中,

    ∴△ABC≌△BOE(AAS),
    ∴AC=BE,BC=OE,
    设OE=x,则BC=OE=CD=x,
    ∴AC=BE=x-2,
    ∴CE=BE+BC=x-2+x=OD=4,
    ∴x=3,x-2=1,
    ∴点B的坐标是(3,1);
    ②如图7,同理可得,点B的坐标(-1,3),
    综上所述,点B的坐标为(3,1)或(-1,3).
    【点拨】本题是三角形综合题目,考查了全等三角形的判定和性质,等腰三角形的性质,等腰直角三角形的性质等知识;正确的作出辅助线,证明三角形全等是解题的关键.
    举一反三
    【变式1】感知:(1)数学课上,老师给出了一个模型:
    如图1,,由,,可得 ;又因为,可得,进而得到______.我们把这个模型称为“一线三等角”模型.
    应用:(2)实战组受此模型的启发,将三等角变为非直角,如图2,在中,,,点P是BC边上的一个动点(不与B、C重合),点D是AC边上的一个动点,且.
    ①求证:;
    ②当点P为BC中点时,求CD的长;
    拓展:(3)在(2)的条件下如图2,当为等腰三角形时,请直接写出BP的长.
    【答案】感知:(1);应用:(2)①见分析;②3.6;拓展:(3)2或
    【分析】
    (1)根据相似三角形的性质,即可求解;
    (2)①根据等腰三角形的性质得到∠B=∠C,根据三角形的外角性质得到∠BAP=∠CPD,即可求证;
    ②根据相似三角形的性质计算,即可求解;
    (3)分PA=PD、AP=AD、DA=DP三种情况,根据等腰三角形的性质、相似三角形的性质,即可求解.
    解:感知:(1)∵△ABC∽△DAE,
    ∴,
    ∴,
    故答案为:;
    应用:(2)①∵∠APC=∠B+∠BAP,∠APC=∠APD+∠CPD,∠APD=∠B,
    ∴∠BAP=∠CPD,
    ∵AB=AC,
    ∴∠B=∠C,
    ∴△ABP∽△PCD;
    ②BC=12,点P为BC中点,
    ∴BP=PC=6,
    ·∵△ABP∽△PCD,
    ∴,即,
    解得:CD=3.6;
    拓展:(3)当PA=PD时,△ABP≌△PCD,
    ∴PC=AB=10,
    ∴BP=BC-PC=12-10=2;
    当AP=AD时,∠ADP=∠APD,
    ∵∠APD=∠B=∠C,
    ∴∠ADP=∠C,不合题意,
    ∴AP≠AD;
    当DA=DP时,∠DAP=∠APD=∠B,
    ∵∠C=∠C,
    ∴△BCA∽△ACP,
    ∴,即,
    解得:,
    ∴,
    综上所述,当为等腰三角形时, BP的长为2或 .
    【点拨】本题考查的是三角形相似的判定定理和性质定理、全等三角形的判定定理和性质定理以及三角形的外角性质,掌握相似三角形的判定定理和性质定理是解题的关键.
    【变式2】【感知模型】“一线三等角”模型是平面几何图形中的重要模型之一,请根据以下问题,把你的感知填写出来:
    ①如图1,是等腰直角三角形,,AE=BD,则_______;
    ②如图2,为正三角形,,则________;
    ③如图3,正方形的顶点B在直线l上,分别过点A、C作于E,于F.若,,则的长为________.
    【模型应用】
    (2)如图4,将正方形放在平面直角坐标系中,点O为原点,点A的坐标为,则点C的坐标为________.
    【模型变式】
    (3)如图5所示,在中,,,于E,AD⊥CE于D,,,求的长.
    【答案】①△BDF;②△CFD;③3;(2)(3)2cm
    【分析】
    ①根据等腰直角三角形的性质及和角关系,可得△AED≌△BDF;
    ②根据等边三角形的性质及和角关系,可得△BDE≌△CFD;
    ③根据正方形的性质及和角关系,可得△ABE≌△BCF,由全等三角形的性质即可求得EF的长;
    (2)分别过A、C作x轴的垂线,垂足分别为点D、E,根据正方形的性质及和角关系,可得△COE≌△OAD,从而可求得OE、CE的长,进而得到点C的坐标;
    (3)由三个垂直及等腰直角三角形可证明△BCE≌△CAD,由全等三角形的性质即可求得BE的长.
    解:①∵△ABC是等腰直角三角形,∠C=90゜
    ∴∠A=∠B=45゜
    ∴∠BDF+∠BFD=180゜−∠B=135゜
    ∵∠EDF=45゜
    ∴∠ADE+∠BDF=180゜−∠EDF=135゜
    ∴∠ADE=∠BFD
    在△AED和△BDF中
    ∴△AED≌△BDF(AAS)
    故答案为:△BDF;
    ②∵△ABC是等边三角形
    ∴∠B=∠C=60゜
    ∴∠BDE+∠BED=180゜−∠B=120゜
    ∵∠EDF=60゜
    ∴∠BDE+∠CDF=180゜−∠EDF=120゜
    ∴∠BED=∠CDF
    在△BDE和△CFD中
    ∴△BDE≌△CFD(AAS)
    故答案为:△CFD;
    ③∵四边形ABCD是正方形
    ∴∠ABC=90゜,AB=BC
    ∴∠ABE+∠CBF=180゜−∠ABC=90゜
    ∵AE⊥l,CF⊥l
    ∴∠AEB=∠CFB =90゜
    ∴∠ABE+∠EAB=90゜
    ∴∠EAB=∠CBF
    在△ABE和△BCF中
    ∴△ABE≌△BCF(AAS)
    ∴AE=BF=1,BE=CF=2
    ∴EF=BE+BF=2+1=3
    故答案为:3;
    (2)分别过A、C作x轴的垂线,垂足分别为点D、E,如图所示
    ∵四边形OABC是正方形
    ∴∠AOC=90゜,AO=OC
    ∴∠COE+∠AOD=180゜−∠ACO=90゜
    ∵AD⊥x轴,CE⊥x轴
    ∴∠CEO=∠ADO =90゜
    ∴∠ECO+∠COE=90゜
    ∴∠ECO=∠AOD
    在△COE和△OAD中
    ∴△COE≌△OAD(AAS)
    ∴CE=OD,OE=AD

    ∴OD=1,
    ∴CE=1,
    ∵点C在第二象限
    ∴点C的坐标为
    故答案为:;
    (3)∵∠ACB=90゜
    ∴∠BCE+∠ACD =90゜
    ∵BE⊥CE,AD⊥CE
    ∴∠CEB=∠ADC=90゜
    ∴∠BCE+∠CBE=90゜
    ∴∠CBE=∠ACD
    在△BCE和△CAD中
    ∴△BCE≌△CAD(AAS)
    ∴BE=CD,CE=AD=6cm
    ∴BE=CD=CE-DE=6-4=2(cm)
    【点拨】本题是三角形全等的综合,考查了全等三角形的判定与性质,掌握全等三角形的判定方法是关键.

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