半角模型在初中几何中的题目类型与解题思路
来源:好师来一帆
半角模型在初中几何中主要涉及通过构造全等三角形来解决角度和线段长度问题。以下是对这种模型的类型与解题思路的详细介绍:
等腰直角三角形中的半角模型
基本概念:在等腰直角三角形ABC中,如果从顶点A引出两条射线AD和AE,使得∠DAE=45°,这也形成了半角模型。
解题策略:利用直角三角形的性质和相似三角形的原理,可以解决与线段比例和角度相关的问题。这种模型常用于证明线段之间的和差关系。
例题:如图,Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,D、E为BC边上两点,∠DAE=45°,过A点作AF⊥AE,且AF=AE,连接DF、BF.下列结论:①△ABF≌△ACE,②AD平分∠EDF;③若BD=4,CE=3,则AB=6;④若AB=BE,S△ABD,其中正确的个数有( ) A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
解:∵AF⊥AE,
∴∠FAE=90°,
∵∠BAC=90°,
∴∠FAE﹣∠BAE=∠BAC﹣∠BAE,
∴∠FAB=∠EAC,
∵AB=AC,AF=AE,
∴△ABF≌△ACE(SAS),
故①正确;
∵∠DAE=45°,∠FAE=90°,
∴∠FAD=∠FAE﹣∠DAE=45°,
∴∠FAD=∠DAE,
∵AD=AD,AF=AE,
∴△FAD≌△EAD(SAS),
∴∠FDA=∠EDA,
∴AD平分∠EDF,
故②正确;
在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,
∴∠ABC=∠C=45°,BCAB,
∵△ABF≌△ACE,
∴∠ABF=∠C=45°,BF=CE=3,
∴∠FBD=∠ABF+∠ABD=90°,
∴DF5,
∵△FAD≌△EAD,
∴FD=ED=5,
∴BC=BD+DE+CE=4+5+3=12,
∴AB=6,
故③正确;
∵AB=BE,∠ABE=45°,
∴∠BAE=∠BEA=67.5°,
∵∠DAE=45°,
∴∠ADE=180°﹣∠DAE﹣∠AED=67.5°,
∴∠ADB=∠AEC,
∵AB=AC,∠ABE=∠C=45°,
∴△ABD≌△ACE(AAS),
∴BD=CE,
∵BF=CE,
∴BD=BF,
∵∠FBD=90°,
∴DFBD,
∴DEBD,
∴S△ADES△ABD,
故④错误;
综上所述,正确的个数有3个,
故选:C.
正方形中的半角模型
基本概念:在正方形ABCD中,如果从顶点A引出两条射线AE和AF,使得∠EAF=45°,则形成了一个典型的半角模型。
解题策略:利用旋转构造全等三角形的方法,可以证明EF=DF+BE或EF=BE-DF等关系。通过这种方式,可以将复杂的线段关系简化,便于找到解决问题的路径。
等边三角形中的半角模型
基本概念:在等边三角形ABC中,如果从顶点A引出两条射线AD和AE,使得∠DAE=60°,同样构成了半角模型。
解题策略:通过延长边并构造全等三角形,可以证明诸如EF=BE+CF之类的结论。这种方法依赖于等边三角形的性质和全等三角形的构造。
已知∠MBN=60°,等边△BEF与∠MBN顶点B重合,将等边△BEF绕顶点B顺时针旋转,边EF所在直线与∠MBN的BN边相交于点C,并在BM边上截取AB=BC,连接AE.
(1)将等边△BEF旋转至如图①所示位置时,求证:CE=BE+AE;
(2)将等边△BEF顺时针旋转至如图②、图③位置时,请分别直接写出AE,BE,CE之间的数量关系,不需要证明;
(3)在(1)和(2)的条件下,若BF=4,AE=1,则CE= .
(1)证明:∵△BEF为等边三角形,
∴BE=EF=BF,∠EBF=60°,
∴∠EBA+∠ABF=60°,
∵∠MBN=60°,
∴∠CBF+∠ABF=60°,
∴∠EBA=∠CBF,
在△ABE与△CBF中,
,
∴△ABE≌△CBF(SAS),
∴AE=CF,
∵CE=EF+CF,
∴CE=BE+AE;
(2)解:图②结论为CE=BE﹣AE,图③结论为CE=AE﹣BE,
图②的理由如下:
∵△BEF为等边三角形,
∴BE=EF=BF,∠EBF=60°,
∴∠EBA+∠ABF=60°,
∵∠MBN=60°,
∴∠CBF+∠ABF=60°,
∴∠EBA=∠CBF,
在△ABE与△CBF中,
,
∴△ABE≌△CBF(SAS),
∴AE=CF,
∵CE=EF﹣CF,
∴CE=BE﹣AE,
图③的利用如下:
∵△BEF为等边三角形,
∴BE=EF=BF,∠EBF=60°,
∴∠EBA+∠ABF=60°,
∵∠MBN=60°,
∴∠CBF+∠ABF=60°,
∴∠EBA=∠CBF,
在△ABE与△CBF中,
,
∴△ABE≌△CBF(SAS),
∴AE=CF,
∵CE=CF﹣EF,
∴CE=AE﹣BE;
(3)解:在(1)条件下,CE=BE+AE=BF+AE=4+1=5;
在(2)条件下,CE=BE﹣AE=BF﹣AE=4﹣1=3,
综上所述,CE=3或5,
故答案为:3或5.
综上所述,半角模型是初中几何中一种重要的思维工具,它通过构造全等三角形来简化问题的复杂度,帮助学生更好地理解和掌握几何图形的性质。掌握这一模型对于提高解决几何问题的能力具有重要意义。