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等腰直角三角形“套路深”,竟有这么多“基本图形”!

 泰荣林黑皮 2021-03-14

等腰直角三角形,是初中数学中重要的特殊三角形,性质非常丰富!常见常用的性质大都以“等腰三角形”、“直角三角形”、“对称”、“旋转拼接”、“勾股比1:1:√2”、“45°好角辅助线”、“半个正方形”等角度拓展延伸。

今天在解题探究学习中,碰到一道以等腰直角三角形为背景的几何题,有些难度,非常漂亮。经过“见招拆招”+“破解分解”竟然可以“获得”一连串等腰直角三角形的“固定性质”,并且具有“思维连贯性”+“思路延展性”,结合常用条件,可以“伴生”解决好多等腰直角三角形的几何题!

题目:如图,在△ABC中,AC=BC,∠ACB=90°,点D是AB中点,点E在AC上,点F在BC上,∠EDF=90°,边AF,若∠CAF=2∠BDF, AE=3,则DF=_________

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下面就如何“真实而自然”利用“基本图形”去“拆解破解”这道题!

  1. 看到“AC=BC,∠ACB=90°,点D是AB中点”,马上想到连接CD,得到“直角三角形斜边中线等于斜边一半:CD=AD=BD”,CD三线合一垂直AB;再结合“∠EDF=90°”马上能得到“两组全等”,如图,同色三角形全等。证明方法很多,也不太困难,若用“旋转思想”,则可以“秒证”!而且由DE=DF,可以得到直角三角形△DEF是等腰直角三角形!如图:

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2.连接EF,可以得到“8字型相似”:两个45°角相等+对顶角相等。右图可得图上有三个α相等。

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3.将直角三角形△FEC沿着CF向外“翻折”,可得:①第四个α角相等(如图);②CF=CE,且和AE“共线”(垂直邻补角)

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4.如上面第3点,∠GAF=∠EFG,并∠G=∠G,显然这又是“偏A型相似”,如图:染色两个三角形相似。而三角形△FEG是等腰三角形,所以三角形△AGF也是等腰三角形!漂亮!“竟然”有如此漂亮的美丽结论在后面等着!

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5.“谋定后动”后面可以“定量计算”了!如图,设EC=CF=x,则等腰△AGF中AF=AG=AE+EF=3+2x,而“旋转全等”(△CDF≌△ADE)得CF=AE=3,又AC=AE+EC=3+x;显然在直角三角形△ACF中,勾股定理可以计算出:x=1.

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6.如上,x=1求出来后,就可以“发起最后的冲锋了”!在直角三角形△CEF中,EF=√(1+3^2)=√10,而直角三角形△DEF是等腰直角三角形!DF=EF/√2=√5,口算解决!

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本题解法一路“翻山越岭”,解题过程一路“忍难拼搏”,“一曲肝肠断”,殊为不易!

上述解题过程6大步骤,“起承转合”做到“润滑自然”要费点“几何功力”+“大胆尝试”。

更多是基于对“常见图形,基本结论”的“敏感性”+“合理想象”+“辅助线补全构建”+“对接促成”让题目所有条件都能“有机关联”起来。

当然本题,还可以从∠CAF=2∠BDF的“半倍角”入手去“巧妙构造”,那是另一番解题境界,限于篇幅,在此不表。

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