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手拉手模型

手拉手模型,属于初中几何中图形的旋转,是最常见的一类重要模型全等型手拉手模型有以下三个主要特征:双等腰、共顶点、顶角相等。

如下左图,ABC与ADE都是等腰直角三角形,且具有公共的直角顶点A, 顶角都是900。这两个三角形就像两个人手拉手一样以我们称之为手拉手模型。如下右图,我们易证ACE与ABD全等(SAS)。实际上以点A为旋转中心,把ACE顺时针旋转900,就得到了ABD。

又如下左图,ABC与ADE都是等边三角形,且具有公共的顶点A, 顶角都是600。这个图形满足以下三个主要特征:双等腰、共顶点、顶角相等以它就属于手拉手模型。如下右图,我们易证ACD与ABE全等(SAS)。实际上以点A为旋转中心,把ACD顺时针旋转600,就得到了ABE。

例1. 如图,ABC与ADE都是等腰直角三角形,其中∠BAC=∠DAE=900AB=AC,AD=AE。直线CE交BD于点F,交AB于点G。

求证:(1)CE=BD;(2)CEBD;(3)A、E、F、D四点共圆;

4)AF平分CFD。

解析:图中ABC与ADE都是等腰直角三角形,而且他们具有公共顶点A,顶角都是900以该图形就是典型的手拉手模型。

简解:(1)易证ACEABD(SAS),所以CE=BD;

(2)ACEABD可得:1=∠2。再由八字形可得:GFB=∠GAC=900,所以CEBD。

(3)由(2)得CEBD,又∠DAE=900,所以∠DAE+∠DFE=1800。所以A、E、F、D四点共圆。

(4)A作AMCE于M,作ANBD于N。由ACEABD,可得他们的面积相等,又由全等得CE=BD,所以AM=AN。所以AF平分CFD。(或者由A、E、F、D四点共圆,得到∠DFA=∠DEA=450。所以∠EFA=∠DFA=450。所以AF平分CFD。)

例2. 如下左图,点C、A、E在一条直线上,ABC与ADE都是等边三角形。CD与BE相交于点H。

求证:(1)CD=BE;(2)CHE=1200;(3)A、F、H、G四点共圆;

4)AH平分CHE。

解析:图中ABC与ADE都是等边三角形,而且他们具有公共顶点A,顶角都是600以该图形就是典型的手拉手模型。

简解:(1)易证ACDABE(SAS),所以CD=BE;

2)由ACDABE可得:FCA=∠GBA。再由八字形可得:BHF=∠CAF=600CHE=1200

(3)由(2)得CHE=1200,又FAG=1800-600-600=600,所以CHE+FAG=1800。所以A、F、H、G四点共圆。

(4)类比例1(4)可证。

例3. 如图,ABC中,∠BAC=600 AB=2倍根号3,AC=8,以BC为一边作等腰BCD,其中DBC=1200BC=BD,连接AD。求AD的长。

 解析:无法直接求出AD的值,要将线段AD进行转化因为BCD为1200等腰三角形,所以我们可以以AB为一腰构造出一个顶为1200等腰三角形,这样就能应用“手拉手模型”将条件集中到一个三角形中

简解1:以AB为一边向内侧作等腰ABE,其中ABE=1200且BA=BE。连接DE。 显然ABCEBD(SAS),所以DE=AC=8。由ABE=1200且BA=BE,AB=2倍根号3,易得AE=6。因为BEA=1800-1200)/2=300,∠BAC=1200 ,所以DEA=900。最后在EAD中,AED=900,AE=6,DE=8,由勾股定理可得:AD=10。

简解2:以AB为一边向外侧作等腰ABF,其中ABF=1200BA=BF。连接DF。显然FBCABDSAS),所以CF=DA。由ABF=1200BA=BF,AB=2倍根号3,易得AF=6。因为BAF=1800-1200)/2=300,∠BAC=1200 ,所以FAC=900。最后在FAC中,FAC=900AF=6,AC=8,由勾股定理可得:CF=10。所以AD=CF=10。

例4. 已知O的半径为2,A、B是O上的两个动点,ABC是等腰直角三角形,其中∠BAC=900AB=AC。求OC的最小值。

解析:直接求OC的最值显然不现实,所以我们要将线段OC进行转化因为ABC是等腰直角三角形,所以我们可以以OA为一腰构造出一个等腰直角三角形,这样就能应用“手拉手模型”将条件集中到一个三角形中

简解1:以OA为一边向右侧作等腰直角三角形OAD,其中OAD=900AD=AO。连接OB。易证AOCADBSAS),所以BD=OC=2。因为等腰直角三角形OAD中OA=2,所以OD=2倍根号2。最后在OBD中,OB=2,OD=2倍根号2,由三角形的三边关系可得:BD2倍根号2-2,最小值为2倍根号2-2。故OC的最小值为2倍根号2-2(当O、B、D三点共线时)。

简解2:以OA为一边向左侧作等腰直角三角形OAE,其中OAE=900且AE=AO。连接EC。易证AECAOB(SAS),所以EC=OB=2。因为等腰直角三角形OAE中OA=2,所以OE=2倍根号2。最后在OCE中,EC=2,OE=2倍根号2,由三角形的三边关系可得:OC2倍根号2-2,故OC的最小值为2倍根号2-2(当O、C、E三点共线时)。

手拉手模型,是初中几何最常见的一类重要模型,它又分为全等型手拉手模型相似型手拉手模型究其本质就是图形的旋转全等旋转缩放。全等型手拉手模型有以下三个主要特征:双等腰、共顶点、顶角相等。如果图中只有一个等腰三角形,我们可以再构造出另一个等腰三角形,从而将图形补成手拉手模型。这样就能应用“手拉手模型”中的三角形全等将条件集中到一个三角形中,这样问题就能迎刃而解

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