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对角互补模型

 妍小青 2022-09-15 发布于上海

问题背景

本题的问题背景是对角互补,通过一些线段的比求另一组线段的比。本题乍一看似乎没有章法可循,因此可以利用“从特殊到一般”的路径,探索解决此类问题的通识通法。(题目和解法来源于公众号:初中数学综合题视频)



特殊情况探究

01

我们可以从最特殊的等腰直角三角形切入,同时取D点的特殊位置,即AD⊥BC的情况。将问题特殊化,有助于我们更好地探究一般的情况。

解法分析:对于特殊情况1,根据题意,可以得到▲BDE≌▲ADF,继而得到DE=DF,因此对于等腰直角三角形,AD⊥BC的特殊背景下,DE:DF=1

02

相较于情况1,情况2仍旧保留了∠BAC=90°,AD⊥BC,而取了三边比为3:4:5的直角三角形。此时第一问的全等三角形转为相似三角形。

解法分析:对于特殊情况2,根据题意,可以得到▲ADE∽▲CDF,继而得到DE:DF=AD:CD,因此对于直角三角形,AD⊥BC的特殊背景下,DE:DF的比值如下:DE:DF=AD:CD=tanC

03

相较于情况1和2,情况2仍旧保留了∠BAC=90°,三边比为3:4:5的直角三角形将点D的位置一般化。此时就没有现成的相似三角形,需要构造相似三角形,由情况2的证明过程带来的思考,可以通过作垂线构造相似三角形。

解法分析:对于特殊情况3,根据题意,通过过点D向AB和AC作垂线,构造了相似三角形,此时DE:DF转化为所作的两条垂线的比,利用比例线段或锐角三角比,可以用含a或b的代数式表示DE:DF的值。

结论小结


推广到一般情况

01

由前面三个特殊情况的猜想与证明,对于一般情况也有可以循着方向进行突破:

解法分析:通过探索特殊情况3带来的思考,通过过点D向AB和AC作垂线,构造了相似三角形,此时DE:DF转化为所作的两条垂线的比

但是由于不是直角三角形,因此难以建立特殊情况3的数量关系。因此联想“等积法”助力问题解决,即利用▲ABD和▲ACD的面积比,这种方法也是比较巧妙和常用。

02

对于更一般的情况如下:

解法分析:当点E和点F分别在直线上时,解决问题的方法还是不变的。因此对于“点在线段或其延长线上的问题,方法通用,图形不同”。

模型应用

01


解法分析:本题也是典型的“对角互补模型”,通过第一问的探索,第二问的辅助线(两垂线)地添加水到渠成,同时借助30°角的性质,难度不大。

联想




双等角模型&半角模型



双等角模型





半角模型



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