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中考压轴第四讲---定边定角模型

 Hi老刘老师 2020-04-06
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“ 在前面的学习中,我们讲解了关于常见的一些尺规作图的方法,除了五种常见的作图方法之外,我们也给出了有关圆中的一些复杂问题的作图方法,在这一节中,我们将在作图方法之上继续与它相关的最值问题 ”。

首先,我们先一起来复习一下,与圆有关的几种作图,我以一道例题为例说明,请看下列例题。
1.如图,已知线段AB=2,∠APB=90°,在线段AB的上方,找到所有满足条件的点P的轨迹。


2.如图,已知线段AB=2,∠APB=45°,在线段AB的上方,找到所有满足条件的点P的轨迹。


3.如图,已知线段AB=2,∠APB=60°,在线段AB的上方,找到所有满足条件的点P的轨迹。


4.如图,已知线段AB=2,∠APB=30°,在线段AB的上方,找到所有满足条件的点P的轨迹。


5.如图,已知线段AB=2,∠APB=120°,在线段AB的上方,找到所有满足条件的点P的轨迹。


6.如图,已知线段AB=2,∠APB=150°,在线段AB的上方,找到所有满足条件的点P的轨迹。


方法归纳:

在前面的尺规作图讲解中,我已经将上述几种情况给大家进行了介绍,下面我们主要回归一下作图方法,在定边定角模型中,我们首先要找到定边(即为隐形中的一条定弦)其次,我们要先弄清楚定角在哪里,是多少度,一般分两种情况:

第一种:定角为锐角或者直角,我们只需要找到一个特殊角,然后作满足条件的特殊三角形的外接圆,而定弦所对的优弧上的每一个点都符合题意。如果找不到特殊点(或者特殊位置),我们可将定角看成圆周角,知道圆周角我们联想圆心角,即为圆周角的2倍,然后作AB的垂直平分线,在平分线上利用尺规作图找到符合条件的点。

第二种,定角为钝角,我们要先计算出他的补角(此时为锐角),然后按照第一种方法找到符合条件一个特殊的补角,在作外接圆,而劣弧上的点就是符合题意的点。或者通过补角计算圆心角,找圆心确定半径画圆,即可

以上两种方法是最常见的找点法,但是,在实际的考查过程中,我们往往不容易发现定边定角模型,这就需要我们用心体会,逐步积累。

导学内容


在这一节中,我们首先给大家讲解,这类问题的解决方法,在后边的学习过程中,我们逐步给大家渗透一些技巧,供大家借鉴学习。

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例题讲解

例1.如图,在△ABC中,AB=4,∠ACB=90°,

(1)求△ABC的最大面积。

(2)求AC+BC的最大值。

题目分析:本题中有两问,我们首先来研究第一问:

(1)在条件中,我们可以知道AB的长为4, 如果以AB为底,那么底是确定的,即为定长,现在要求△ABC的面积的最大值,我们只需要让AB边上的高最大即可,所以可以过点C作CD⊥AB于D(如下图),则当CD最大时,△ABC的面积最大,所以我们将这类问题转化为求高CD的最大值问题。

在前面的学习中,我们已经知道,当直角三角形的斜边为定值时,斜边上的中线为定值,且等于斜边的一半,所以我们可以作出AB边上的中线CE(E为AB的中点),如下图:

通过以上步骤,我们可以知道△CED为直角三角形,CE是斜边,根据斜边大于直角边,我们可以知道CD<CE=2, 而点C为动点,当点C在AB的垂直平分线上时,即△ABC为等腰直角三角形时,CD与CE重合,此时CE=CD,

故我们可以得到CD≤CE=2.这样我们就找到了高CD的最大值,从而可以计算出△ABC的最大面积为4×2×0.5=4.

   (2) 接下来,我们继续研究第二问,需要求解AC+BC的最大值为多少?

在前面的学习中,我们已经学习了要求两条线段的和时,我们可以通过截长补短法来解决,这种方法可以将两条线段和的问题转化为一条线段的长度问题。下面我按照这个思路给大家分析一下。

首先,我们延长AB到B',使得CB'=CB,连接BB',如下图所示。

通过恰当的作辅助线,我们可以知道AB'=AC+BC,即将求AC+BC和的问题转化为求AB'的长问题。根据上图我们可以知道∠AB'B=45°,而AB=4,所以我们可以快速定位到定边定角模型,点B'的轨迹是以AB为弦,圆心角∠AOB=90°的优弧。所以我们就可以快速画出点B'的轨迹。如下图所示:

由上图可知,△AOB是等腰直角三角形,∠AOB=90°,OA=OB=2倍根号2,即⊙O的半径为2倍根号2,而AB'为⊙O的一条弦,我们知道,在圆中直径是最长的弦,所以当点C与O重合时,AB'最长,即AC+BC的和最大。此时三角形ABC恰好是以点C为顶点的等腰三角形。

方法总结:定边定角模型中,以动点为顶点的三角形是等腰三角形时,三角形的面积最大,周长最大。这一个结论很重要,需要每个同学理解并牢记。

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练习

1.如图,已知线段AB=4,∠ACB=45°,求△ABC的最大面积和最大周长。

2.如图,已知线段AB=4,∠ACB=30°,求△ABC的最大面积和最大周长。

3.如图,已知线段AB=4,∠ACB=120°,求△ABC的最大面积和最大周长。

4.陕西省2019年中考第25题

(1)如图1,已知△ABC,试确定一点D,使得以A,B,C,D为顶点的四边形为平行四边形,请画出这个平行四边形;

问题探究:(2)如图2,在矩形ABCD中,AB=4,BC=10,若要在该矩形中作出一个面积最大的△BPC,且使∠BPC=90°,求满足条件的点P到点A的距离;

问题解决:(3)如图3,有一座塔A,按规定,要以塔A为对称中心,建一个面积尽可能大的形状为平行四边形的景区BCDE.根据实际情况,要求顶点B是定点,点B到塔A的距离为50米,∠CBE=120°,那么,是否可以建一个满足要求的面积最大的平行四边形景区BCDE?若可以,求出满足要求的平行四边形BCDE的最大面积;若不可以,请说明理由.(塔A的占地面积忽略不计)

5.中考压轴题

如图1所示,正方形ABCD的边长为2,点E、F分别为边AB、AD的中点.

如图2所示,将△AEF绕点A逆时针旋转α(0°<α≤90°),射线BE、DF相交于点P.菁优网(1)求证:△ABE≌△ADF;

(2)如图2,在△AEF旋转的过程中,若射线BE恰好通过AD的中点H,求PF的长;

(3)如图3,若将△AEF从图1的位置旋转至AE⊥BE,试求点P在旋转过程中的运动路线长

第三问答案:

6.综合题

如图,已知四边形ABCD是正方形AB=2倍根号2,点E为对角线AC上一动点,连接DE,过点E作EF⊥DE,交射线BC于点F,以DE,EF为邻边作矩形DEFG,连CG.

(1)求证:DE=EF;

(2)探究CE+CG的值是否为定值,若是,请求出这个定值;若不是,请说明理由;

7.2019年湖北武汉中考

如图,AB是⊙O的直径,M、N是弧AB(异于A、B)上两点,C是弧MN上一动点,∠ACB的角平分线交⊙O于点D,∠BAC的平分线交CD于点E.当点C从点M运动到点N时,则C、E两点的运动路径长的比是_______

8.2017年陕西中考数学25题

问题提出

(1)如图①,△ABC是等边三角形,AB=12,若点O是△ABC的内心,则OA的长为________;

问题探究

(2)如图②,在矩形ABCD中,AB=12,AD=18,如果点P是AD边上一点,且AP=3,那么BC边上是否存在一点Q,使得线段PQ将矩形ABCD的面积平分?若存在,求出PQ的长;若不存在,请说明理由.

问题解决

(3)某城市街角有一草坪,草坪是由△ABM草地和弦AB与其所对的劣弧围成的草地组成,如图③所示.管理员王师傅在M处的水管上安装了一喷灌龙头,以后,他想只用喷灌龙头来给这块草坪浇水,并且在用喷灌龙头浇水时,既要能确保草坪的每个角落都能浇上水,又能节约用水,于是,他让喷灌龙头的转角正好等于∠AMB(即每次喷灌时喷灌龙头由MA转到MB,然后再转回,这样往复喷灌.)同时,再合理设计好喷灌龙头喷水的射程就可以了.如图③,已测出AB=24m,MB=10m,△AMB的面积为96m2;过弦AB的中点D作DE⊥AB交弧AB于点E,又测得DE=8m.请你根据以上信息,帮助王师傅计算喷灌龙头的射程至少多少米时,才能实现他的想法?为什么?(结果保留根号或精确到0.01米)

通过本节的学习,你对定边定角模型了解了吗?在后面的学习中,我们还将继续给大家讲解定边角定模型的综合应用,在上面额练习中,我预留了几道与定边定角有关的中考压轴题,开动你的脑筋,不妨先来试一试吧!预祝你学习愉快。

学习贵在坚持,持之以恒,从一而终,保持一颗积极向上的心态,努力进取,要记住,天道酬勤,老天不会亏待努力的人。you,加油啦!

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