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运用分类讨论数学思想求解等腰三角形中多解问题

 一个大风子 2020-03-18

分类讨论数学思想是解决数学问题的一种常用方法,在等腰三角形中,往往会遇到条件或结论不唯一的情况,这时就需要分类讨论 .

本节主要介绍下等腰三角形中需要分类讨论的常见题型 .

类型一 当顶角或底角不确定时

1.已知等腰三角形的一个内角为 70°,则这个等腰三角形的顶角为( A

A.70° B. 40° C.70° 或 40° D. 70° 或 55°

2.一个等腰三角形的一个外角等于 110°,则这个三角形的三个角应该为:

70°、55°、55° 或 70°、70°、40° .

类型二 当底和腰不确定时

3.一个等腰三角形的一边长为 4 cm , 另一边长为 5 cm , 那么这个等腰三角形的周长是( C

A.13 cm B. 14 cm C.13 cm 或14 cm D. 以上都不对

4.已知实数 x , y 满足 | x - 4| + √(y-8) = 0 , 则以 x , y 的值为两边长的等腰三角形的周长是( B

A.20 或 16 B. 20 C.16 D. 以上都不对

【解析】

∵ | x - 4| + √(y-8) = 0 ,

∴ x = 4 , y = 8 .

这时底和腰都不确定,就需要分类讨论了.

① 当底是 4 时,腰为 8 时,以 4、8、8 为三边可以构成三角形,

∴ 周长 = 4 + 8 + 8 = 20 .

② 当底是 8 时,腰为 4 时,以 8、4、4 为三边构不成三角形 .

故选 B 答案 .

类型三 当高的位置不确定时

5.在等腰三角形 ABC 中,AD⊥BC 于点 D,且 AD = 1/2 BC,则 △ABC 底角的度数为:

45° 或 75° 或 15° .

【解析】

① 当 △ABC 为直角三角形时,∠A = 90°,AB = AC,

运用分类讨论数学思想求解等腰三角形中多解问题

∵ AD⊥BC,

∴ ∠B = ∠C = 45° .

② 当 △ABC 为钝角三角形时,AB = BC,

运用分类讨论数学思想求解等腰三角形中多解问题

∵ 在 Rt△ADB 中,∠D = 90°,AD = 1/2 AB,

∴ ∠ABD = 30°,

∴ ∠BAC = ∠C = 15° . (三角形外角定理)

③ 当 △ABC 为锐角三角形时,BC = AC,

运用分类讨论数学思想求解等腰三角形中多解问题

∵ 在 Rt△ADC 中,∠ADC = 90°,AD = 1/2 AC,

∴ ∠C = 30°,

∴ ∠B = ∠BAC = 1/2(180° - 30°)= 75° .

综上所述:△ABC 底角的度数为 45° 或 75° 或 15° .

类型四 由腰的垂直平分线引起的分类讨论

6.在 △ABC 中,AB = AC,AB 的垂直平分线与 AC 所在直线相交所得的锐角为 40°,

求底角 ∠B 的大小 .

【解析】

① 如图,当 AB 的中垂线 MN 与 AC 相交时,

运用分类讨论数学思想求解等腰三角形中多解问题

∵ ∠AMD = 90°,∠ADM = 40°,

∴ ∠A = 90° - 40° = 50° .

∵ AB = AC ,

∴ ∠B = ∠C = 1/2(180° - ∠A)= 65°;

② 如图,当 AB 的中垂线 MN 与 CA 的延长线相交时,

运用分类讨论数学思想求解等腰三角形中多解问题

∵ ∠AED = 90°,∠ADE = 40°,

∴ ∠DAB = 90° - 40° = 50° .

∵ AB = AC ,

∴ ∠B = ∠C = 1/2 ∠DAB = 25° .

综上所述:底角 ∠B 的度数为 65° 或 25° .

类型五 由腰上的中线引起的分类讨论

7.等腰三角形底边长为 5 cm,一腰上的中线把其周长分为两部分的差为 3 cm , 求腰长 .

【解析】

运用分类讨论数学思想求解等腰三角形中多解问题

解:设等腰三角形的腰长为 2x , 一腰上的中线长为 y , 根据题意可得:

(2x + x)- (5 + x)= 3 或(5 + x)-(2x + x)= 3 ,

解得 x = 4 或 x = 1 ,

∴ 2x = 8 或 2,

① 当 △ABC 的三边长为 8 , 8 , 5 时,符合三角形三边关系定理,可以构成三角形;

② 当 △ABC 的三边长为 2 , 2 , 5 时,

∵ 2 + 2 < 5 ,

∴ 不符合三角形三边关系定理,构不成三角形 .

综上所述,等腰三角形的腰长为 8 cm .

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