【几何模型】相似基本模型2之母子形与一线三等角

教育   2024-11-14 19:00   江苏  

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写在前面

上一讲,我们具体研究了相似的基本模型1,A型和X型.本讲,我们介绍更加常见的2种,母子形和一线三等角,包含它们的变式.



上期可查:相似基本模型1 —— A型,X型及变式




一、模型建立

母子三角形及射影定理


类母子三角形及类射影定理


二、实战分析

例1:

如图,在△ABC中,AC>BC,D是AC边上一点,连接BD.

(1)要使△CBD∽△CAB,还需要补充一个条件是______(只要求填一个);

(2)若△CBD∽△CAB,且CD=1,BC=2,求AD的长.

分析:

(1)∵△CBD和△CAB中,∠C是公共角,

∴只需再有一个角相等,即可判定△CBD∽△CAB;

(2)显然这是一个类母子形,则可利用对应边成比例转化为类射影定理解决.

解答:

例2:

如图,在△ABC中,AB=AC,AD⊥BC于点D,过点C作CE∥AB,BE分别交AD、AC于点G、F.求证:BG²=GF·EG.

分析:

本题中,我们尝试把乘积式转化为比例式,发现三条线段都在同一直线上,显然无法找到相似三角形,这时我们再思考,点G的位置是在BC的中垂线AD上,那么是否可以把BG转化呢,自然想到连接CG,此时涉及的三条线段为CG,GF,GE,则最终转化为求证△CGF与CEG相似.

解答:

例3:

如图,已知△ABC中,AD,BF分别为BC,AC边上的高,过D作AB的垂线交AB于E,交BF于G,交AC延长线于H,求证:DE²=EG·EH

分析:

本题与例2类似,又是共线的三线段之间的乘积式,我们可以把DE²转化,考虑到有一个现成的母子形,则立刻可以得到DE²=EB·EA,转化为四条线段的乘积式,再转化为比例式,问题最终转化为证明△BEG和△HEA的相似.

解答:




三、模型再建立

一线三等(直)角

以上三种是基本的一线三等角模型.

图1中,∠ABC=∠ACE=∠CDE=90°,也就是我们最常见的一线三直角模型,易证△ABC∽△CDE.

图2是锐角相等的一线三等角,∵∠ACD=∠ACE+∠ECD=∠B+∠BAC,∴∠ECD=∠BAC,又∵∠B=∠D,易证△ABC∽△CDE.

同理,图3是钝角相等的一线三等角,与图2类似,利用外角相关知识,可证∠ECD=∠BAC,易证△ABC∽△CDE.

四、实战再分析

例1:

如图,等边△ABC的边长为3,P为BC上一点,且BP=1,D为AC上一点,若∠APD=60°,则CD的长为_________

分析:

由于△ABC是等边三角形,∠APD=60°,马上可得∠B=∠APD=∠C,一个典型的一线三等角问题,易证△ABP∽△PCD,则利用对应边成比例即可求.

解答:

例2:

如图,先把一矩形ABCD纸片对折,设折痕为MN,再把B点叠在折痕线上,得到△ABE,过B点折纸片使D点叠在直线AD上,得折痕PQ.

(1)求证:△PBE∽△QAB;

(2)你认为△PBE和△BAE相似吗?如果相似给出证明,如不相似请说明理由;

分析:

由折叠知,∠ABE=∠AQB=∠BPE=90°,则一线三直角模型十分清晰.

第二问要证△PBE与△BAE相似,先可见有∠ABE=∠BPE=90°,而这两个角要作为夹角,则成比例的四条边是AB,BE,BP,EP,由第一次相似,找到成比例的对应边是EP,BQ,BE,AB,想到将BQ转化为BP.

解答:

例3:

△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.连接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.

分析:

本题可以说是例2的变式,又由等腰直角三角形和45度三角板,可知∠B=∠C=∠EPF=45°,则一线三等角的相似一目了然.而第二问中,还是有∠B=∠EPF=45°的条件,则涉及的边应该是EB,EP,BP,PF,而△BPE∽△CFP,涉及的边是EB,EP,FP,PC,则必须让BP和CP相等,才可进行边的转化.

解答:

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