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如图,△ABC是等边三角形,△BDE是顶角为120°的等腰三角形,BD=DE,连接CD、AE
(1)如图1,连接AD,若∠ABE=60°,AB=BE=,求CD的长;
(2)如图2,若点F是AE的中点,连接CF、DF,求证:CD=2DF;
(3)如图3,在(2)的条件下,若AB=2,BD=2,将△BDE绕点B旋转,点H是△AFC内部的一点,当DF最大时,请直接写出的(2HA+HF+
HC)2最小值.解:(1)作CG⊥BD于点G,易知CG=
,BG=,故CD=(2)方法一:延长DF至点M,使FM=FD,连接AM、CM,易知△FDE≌△FMA,故AM=DE,∠MAF=∠DEF;而DE=BD得AM=BD;而∠CBD+∠ABE=270°,∠BAE+∠BEA+∠ABE=180°,得∠CAM=∠CAB+∠BAE+∠FAM=60°+∠BAE+∠BEA+30°=90°+∠BAE+∠BEA=90°+180°-∠ABE=270°-∠ABE,即有∠CAM+∠ABE=270°,故∠CAM=CBD,又CA=CB,故△CAM△CBD,得CM=CD,∠ACM=∠BCD,而∠ACM+∠MCB=60°得∠BCD+∠MCB=60°得∠MCD=60°,故△MCD为等边三角形,故DM=CD,即有CD=2DF
方法二:延长ED至点N,使DN=DE,连接BN、AN,易知BDN为等边三角形,同时BD=BN,BC=BA,∠ABN=∠CBD,故△ABN≌△CBD,得CD=AN,而F、D分别为AE、NE的中点,故AN=2DF,即有CD=2DF
方法二:延长ED至点N,使DN=DE,连接BN、AN,易知BDN为等边三角形,同时BD=BN,BC=BA,∠ABN=∠CBD,故△ABN△CBD,得CD=AN,而F、D分别为AE、NE的中点,故AN=2DF,即有CD=2DF
(3)易知当点C、B、D共线时,CD取最大值,此时DF取最大值;如图所示,此时CD=2+2
,DF=+1,CF=3+,将△FCH逆时针旋转90°同时按比例缩小为1/2得△CTS,此时HS=
CH,ST=
HF,2HA+HF+HC=2(AH+CH+HF)=2(AH+HS+ST),当A、H、S、T共线时取最小值,此时(2HA+HF+HC)2=32点评:题目的第二问考查经典的几何模型构造,方法一相对难一点,在于角度相等的证明有困难;而方法二只要画出图,则一目了解;题目的压轴一问难点在于带系数的线段的构造,一般是旋转某角度构造,这个角度的选取一般是特殊角如90°、60°、45°、30°、120°、150°等,旋转之后的线段关系也要学会推导.
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