菱形背景下的一题多变问题

文摘   2024-09-24 22:05   上海  

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01


问题背景

原题背景:沪教版八年级第二学期第22章第三节“特殊的平行四边形”例题

解法分析:本题需要证明AE=AF,对于本题而言,证明线段相等有以下几种途径:①利用EAF=60°证明△EAF为等边三角形,但是缺少证明该三角形是等边三角形的其他条件;②证明AEAF所在的三角形(△ABE和△ADF)全等,有AB=AD,∠B=D=60°,但是还缺少夹边或另一等角的条件.但是以上两种方法都无法证明AE=AF,因此需要添加辅助线进行证明.

  结合∠B=EAF=60° ABCD是菱形,有以下几种添线策略:

       解法1如图2,联结AC,利用菱形和等边△的性质证明BAE≌△CAF,如图3,也可以证明△AEC≌△AFD从而证明AE=AF.

      解法2如图4过点A分别作BCCD的垂线AMAN,利用四边形内角和证明∠MAN=60°,利用菱形性质,证明△AME≌△ANF从而证明AE=AF.

     解法3如图5BCDC上分别截取BE=DG,联结AEAG.通过构造ABE≌△ADG,得到AGF=∠AEC利用∠AEC与∠AFC互补,得到∠AEC=AFG,进而通过等量代换得到∠AGF=AFG,从而证明AE=AF.


02


问题变式

01 条件和结论互换

解法分析:和问题背景相比,本题保留了菱形和B=60°的背景,将原本条件中的∠EAF=60°和结论中的AE=AF进行了互换,问题背景中的三种做法:①联结AC;②过点A分别作BCCD的垂线AMAN;③BCDC上分别截取BE=DG,联结AEAG这三种做法是否可行?

      对于方法①,如图7,根据已知条件可知AE=AFAD=ACD=ACB=60°,但是∠D=ACB不是夹角而是对角,因此方法①不适用;

       对于方法②,如图8,根据RtAMERtANF,得到ME=NF,进而得到CE=DF,从而证明AEC≌△AFD,进而通过角的和差转化证明EAF=60°

        具体解法:过点AAMBCANCDAMAN为高,得AM=ANRtAMERtANF,即ME=NF,易证△ABC和△ACD为等边三角形,得BC=CDCM=DN,即CE=DF,即得ACE≌△ADF,即∠EAC=DAFEAF=EAC+CAN+NAF=DAF+NAF+CAN=60°.

        对于方法③,如图9,根据RtABGRtADF,通过图中的邻补角以及四边形的内角和360°证明EAF=60°.

      具体解法:BC上截取BG=DF,联结AG,易证ABG≌△ADF.AG=AFAGB=AFDAE=AF,得AG=AE,即∠AGE=AEG,由邻补角的性质,可得∠AEC+AFC=180°,即∠EAF+C=180°,由∠C=120°,得∠EAF=60°.

02 去掉特殊化条件

解法分析:和问题背景相比,本题保留了菱形以及EAF=B的条件,去掉了∠EAF=B=60°这个条件,判断AE是否等于AF.

      问题背景中的三种做法:①联结AC过点A分别作BCCD的垂线AMANBCDC上分别截取BE=DG,联结AEAG这三种做法是否可行?

       对于方法①,由于去掉了B=60°的条件,因此联结AC就显得没有意义了;

      对于方法②和方法③,仍旧是延用了EAF=∠BEAF+∠C=180°的条件,因此这两种方法仍旧可行.

解法分析:和问题背景相比,本题仅保留了EAF=B的条件,将菱形变为平行四边形,使得问题背景更加一般化.由于去掉了菱形的背景,因此构造全等三角形证明AE=AF不再可行,只有方法③仍旧是可行的,只是由问题背景的“构造三角形全等”改为“构造三角形相似”,结论由“线段相等”变为“对应线段成比例”.

03 改变点的位置

解法分析:和问题背景相比,E和点F的位置发生了变化,随着∠MAN的变化,点E和点F在射线BC和射线CD上变化.尽管点的位置发生了变化,但是问题解决的方法还是不变的.

04 改变点的位置和特殊条件

解法分析:和问题背景相比,E和点F的位置发生了变化,分别在直线BCCD上运动,∠EAF=60°变为AEF=60°,尽管求证的相等线段不变,但是随着特殊角的变化,辅助线的添加方式也要进行相应的改变,若要证明AE=AF,只需证明△AEF为等边三角形,从而秩序证明AE=EF即可.

      但是仍旧可以延用构造全等三角形证明线段相等的方式,若以AEEF为边构造全等三角形,若构造与ECF全等的三角形,则需要在ABE中构造120°角;同样地,若构造与ABE全等的三角形,则需要在ABE中构造6.

05 将问题背景和结论综合化

解法分析:和问题背景相比,本题的第1问保留了菱形的条件,修改了“EAF=ABC”的条件,增加了“AEBC”的条件,使得点E和点F成为了定点,①要证明“AE=AF”,只需要证明ABE ≌△ADF即可.


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