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神奇的一线三等角

 苗苗幸福 2020-07-13

        三角形相似在整个初中数学中有着重要的地位,在学习三角形相似形时,我们从复杂图形中分离出基本数学模型,对分析问题、解决问题有化繁为简的效果。在近几年的中考题中,经常可以看到“一线三等角”的数学模型,所谓“一线三等角”是指在一条直线上出现了三个角相等。所以,只要见到一条直线上出现了三个等角,往往都存在这样的模型,作为出题的一种形式,需要大家注意。本文将重点对这一基本图形形成过程和用法进行探讨。在探讨的过程中会从静态到动态去体会一线三等角,从而培养我们的联想与构造能力。

初识一线三等角

       下图中若∠B=∠ACE=∠D,根据三角形内外交关系可得∠A=∠DCE,则有△ABC∽△CDE

例题

1.(2015秦安)如图,在△ABC中,AB=AC,点P,D分别是BC,AC边上的点,且∠APD=∠B.

(1)求证:AC·CD=CP·BP;

(2)若AB=10,BC=12,当PD//AB时,求BP的长.

       分析:本题从已知出发AB=AC且∠APD=∠B.可得∠B=∠C=∠APD让人马上想到一线三等角得相似,从结论出发要得乘积式,有两种选择要么面积法,要么化成比例式需相似三角形!综合到一起还是用一线三等角找相似吧!

2.如图,在正方形ABCD中,AB=3,O为对角线AC上的三等分点,E,F分别为CD,AD上的动点,且∠EOF=45°,过点E,F分别作CD,AD的垂线,求在点E,F运动过程中矩形MHBG的面积的变化情况?

变式

       上题中O为AC的三等分点,若点O为AC上的一个动点,其他条件不变,那么S矩形MHBG是否会发生改变吗?若改变能否求出最值?

       仔细观察一下数据你会发现当点O为AC的中点时矩形的面积最大。这也引出了一线三等角中比较特殊的基本图形(中点型一线三等角)

那么在最初的三个基本图形中,若点C为BD的中点,便构成中点型一线三等角,重要程度不可小视!它有很多有趣的结论!

        以上我们对一线三等角中的点C 在线段BD上的任意位置进行了研究,那么点C在BD的延长线上时又是一种什么情景呢?

1. 点C在BD的延长线上。∠1=∠2=∠3

如图,则△BMC∽△DCN.

证明因为∠DCN=180°-∠3-∠BCM,

∠M=180°-∠1-∠BCM,

而∠1=∠3,所以∠M=∠DCN,

因为∠1=∠2=∠PBD,

所以△BMC∽△DCN.

2.点C在DB的延长线上时。∠1=∠2=∠3

如图,则△BMC∽△DCN.

证明因为∠M=∠1-∠BCM,

∠DCN=∠3-∠BCM,

而∠1=∠3,所以∠M=∠DCN.

因为∠1=∠2,

所以∠CBM=∠CDN,

所以△CBM∽△NCD

总结

        当点C在线段BD上时所形成的一线三等角我们一般把它叫做同侧型一线三等角,当点C在线段BD的延长线上时所形成的一线三等角通常叫做异侧型一线三等角,对于一线三等角识图是基础,构图才是难点!

下面我们以一道经典题为例去体会一下一线三等角的构造过程!

例题 

       已知平面直角坐标系中A(0,3) B(2,-1)在x轴上求一点P使得∠APB=45°

分析:我看到题中的45°时,让人兴奋不已,处理45°常见的方法有构造二倍角,等腰直角三角形,构造一线三等角,12345法,矩形大法,辅助圆等。本节我们先体会一下一线三等角的神奇吧!

        通过上面的方法我们能体会到一线三等角对于解题确有神奇功效,难点还是在于构造,上面两种方法在构造过程中有一个共同特点:先确定一角(三等角中的一角),再确定一线,最后确定三角中的另外两角。

即定角,定线,构两角。定角时可以利用原题中的特殊角度,也可以自己构造一个角度。接下来我们在定线这再下点功夫!

方法5:过点C的一线可以是任意的吗?答案是肯定的!!但平时做题的经验告诉我们要“改斜归正”即在平面直角坐标系中所作辅助线尽量与x轴,y轴平行,便于点的坐标与线段长度间相互转换,所以在定线时过点C任作一条直线的方法是非常复杂的这里就只提供图,有兴趣的朋友可以抽时间研究。

提示:设过点C直线的斜率为k(k为已知常数)。

练习

        如图,A(0,),点B在x轴上的动点,点C是反比例函数(x>0)图像上的动点,若△ABC是等边三角形,则点C的坐标为(               ) 。

1.利用题中已知角作为定角,x轴作为一线,构造一线三等角

2.重新选择定角,过定角确定一线,构造一线三等角。

下初雪的时候,

要吃炸鸡和啤酒

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