双“模”构全等

海淀区九年级第27题

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在人教版初中数学八年级上册第29页,初次接触全等三角形时,教材上已经给出了未来可能遇到的各类全等三角形,如下图:

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将其中的三角形换成特殊的直角三角形,我们还可以得到更多熟悉的图形,例如第43页的练习,如下图:

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我们将这两题的图稍微变换一下,就是基本模型“一线三直角”和“手拉手”,如下图:

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当我们从例题和习题解题教学中,总结归纳出这一类“相似”的图形,并且解题思路相近,为方便记忆,给出这一类的名称,例如上图中的一线三直角,意思就是三个直角的顶点在一条直线上,其中两个直角分别是三角形的内角,还有一个直角是对应边所在直线的夹角;

而“手拉手”模型则对应的是两个通过旋转重合的全等三角形,这一类图形的特点是两个三角形存在一个公共顶点,并且各对应顶点绕这个公共顶点旋转重合,关键是找到这个公共顶点以及旋转角;

模型不能脱离教材,由例题和习题归纳出来的模型,才有用。

题目

在△ABC中,AD⊥BC于点D,AD+CD=1/2BC,将线段AB绕点A逆时针旋转90°得到线段AE,连接DE.

(1)如图1,当AD=CD=1时,补全图形,并求DE的长;

(2)如图2,取AE中点F,连接DF,用等式表示DF与AC的数量关系,并证明.

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解析:

01

(1)方法一:

由旋转想到,以A为公共顶点,构造全等三角形,如下图:

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作AG⊥AC,交BC于点G,连接CE,由于△ACD是等腰直角三角形,因此△ACG也是等腰直角三角形,很容易证明△ABG≌△AEC,得BG=EC,∠AGB=∠ACE=135°,则∠DCE=90°;

由AD+CD=1/2BC求得BC=4,所以BG=EC=2,最后在Rt△DCE中由勾股定理求出DE=√5;

方法二:

由共线的两个直角顶点想到,延长AD,过点E作AD延长线的垂线,垂足为H,如下图:

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证明其中的△ABD≌△EAH,得BD=AH,仍然先求出BC=4,则BD=AH=3,最后求出DH=2,在Rt△DEH中由勾股定理求出DE=√5;

02

(2)首先按要求作图如下:

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前面所用的两种方法我们延续下来,每一种方法都可以找到突破;

方法一:

仍然过点A作AG⊥AC,交BC于点G,过点E作EH⊥BC,交BC延长线于点H,延长DF交EH于点K,如下图:

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第一对全等三角形是△ABG≌△AEH,证明思路和前面一样,所得结论也类似,∠DHE=90°,DH=DG=AD,BG=EH;

第二对全等三角形是△ADF≌△EKF,这也比较容易证明,毕竟有AD∥EH这个结论,再加上点F是AE中点,可得AD=EK;

第三对全等三角形是△ADC≌△DHK,已经具备了AD=DH,∠ADC=∠DHK=90°;

由AD+CD=1/2BC可得BG=CG=DG+CD,且BG=EH,于是DG+CD=EH=HK+EK,两边都减掉相等的量DG和EK,剩下CD=HK,这样第三对全等三角形的条件齐备了,可得△ADC≌△DHK,所以AC=DK,最后得到AC=2DF;

方法二:

仍然延长AD,过点E作AD的垂线交其延长线于点H,过点E作EK∥AH,交DF延长线于点K,过点K作KI⊥AH于点I,如下图:

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先证明△ABD≌△EAH,得BD=AH,再证明△ADF≌△EKF,得AD=EK,其中BD=BC-CD=2(AD+CD)-CD=2AD+CD;

而AH=AD+DI+IH=AD+DI+EK=2AD+DI,因此可得CD=DI,于是我们可证明△ACD≌△KDI,所以AC=KD=2DF.

解题思考

本题所用到的基本模型包括“一线三直(等)角”、“手拉手”、中线倍长等,这些基本模型均来源于教材例题和习题,它们就是所有解题模型的“母题”,代表一类解题思路,模型的使用需要理解其推导原理,明白在什么样的条件下,怎样想到。

当我们在教学生解题的时候,更多的是教会学生解决数学问题的方法,在审题的时候,明确要解决什么问题,已经具备哪些条件,可以使用哪些方法。

几个常见误区:第一是对例题思路分析较少,直接给出辅助线作法,缺少让学生探究的过程;第二是变式训练的变式过于直白,简单更换条件或图形,我们既然教的是方法,那么变式变化的,应该不仅仅是条件的互换,而应该是方法的升级;第三是对解题的复盘流于形式,学生一时想不到,原因是什么,老师需要帮助他们分析,顺着学生的思路一步步走下去,直到卡壳的地方,将症结找准,再引导学生用自已的方式解决。

模型不能机械照搬,刷模型更不可取,不理解,终究解决不了问题。