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从一道25题的一题多解破解压轴题的解题策略

 妍小青 2024-05-07 发布于上海

问题背景

本题是矩形背景下与求函数解析式、证明三角形相似和等腰三角形存在性相关的问题。本题的第(1)问和第(2)问是比较常规的问题。本文重点探讨第(3)问的解题策略。

01

第(1)问和第(2)问解法分析


由∠FAE=∠BAD=90°,因此可以得到∠FAB=∠DAE,因此可以得到△ADE∽△ABF,本题的第(1)问也就迎刃而解。

根据△ADE∽△ABF,可以得到AE:AF=AD:AB=3/4,因此可以确定∠AEF的三角比是一个定值。对于本题的第(2)问可以采取两种策略,由于BF=AD=3,因此可以直接求解△AEF的任意两边,利用相似三角形的判定定理2进行证明;也可以利用三角比,即证明tan∠AEF=tan∠BFA进行证明。

02

第(3)问解法分析


对于等腰三角形的存在性问题需要分类讨论。而对于压轴题的常见破解之法无疑落脚点在于求边长或者求角度。
因此对于本题的第(3)问有以下四种破解之法。
方法1:用含x的代数式表示出AG、AE和GE的长度
借助GB-CE-A型图,可以表示出GB的长度,继而求出AG的长度,同时可以借助勾股定理和比例线段表示GE的长度;对于线段AE,则在Rt△AED中利用勾股定理求解。采用这种方法,是没有巧思的常规解法。对于任意一个三角形,只要知道其中的三个元素(必含有一边),那么这个三角形就是可解的,这个方法可以用于所有的求边长或求比例的问题中,但是采用这种方法,往往会引入高次方程,使得解方程变为了一件困难的事情,因此,①当边的长度便于用未知数表示(不涉及高次方程)或②没有更巧妙的方法时,可以采用这样“暴力求解”的方法。
方法2:采取“倒角”的方式进行求解
由于本题是矩形的特殊背景,因此借助平行线间的等角,可以将问题转化为“相似三角形中的比例线段”、“直角三角形斜边的中线”以及“全等三角形”这三种特殊背景进行求解,简化运算。

方法3:借助“三角比”进行求解
通过第(1)问的启发,可以发现∠3的三角比是一个定值,因此借助平行线间的等角转化,可以表示出∠2和∠1的三角比,再进行分类讨论即可。“三角比”是一种界于边和角求解的中间方法。当出现等角的背景,借助锐角三角比求解也是一种颇为常规的解法。

方法4:借助“特殊角”解三角形求线段长度
通过前两问的铺垫,可以发现∠3近似为53°,而AG边上的高是一个定值,因此在“已知定角+一边上的定高+等腰锐角三角形”的背景可以解出△AGE的所有边的长度。对于近似53°角在顶角或底角的等腰三角形,可以通过“等积法”做高求出另一个角的正切值。

03

方法小结


对于第25题的几何综合题,题型和辅助线的添线方法是变换莫测的,解决复杂压轴题的常见策略就是从图形本身出发,寻找题设和结论之间的桥梁,添加辅助线的目的也是为了借助上述提及的4种方法(解三角形求边长、倒角、借助锐角三角比、借助特殊角解三角形)进行问题的破解。而常见的“基本图形分析法”是为了更加明晰图形的特征,对于辅助线的添加不会走弯路。

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