内容正文:
教材经典母题的变式
2025版 数学 广西专版
母题1 (人教八上P56T9)如图,∠ACB=90°,AC=BC,AD⊥CE,BE⊥CE,垂足分别为D,E,AD=2.5 cm,DE=1.7 cm.求BE的长.
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解:∵BE⊥CE,AD⊥CE,
∴∠E=∠ADC=90°,∴∠EBC+∠BCE=90°.
∵∠BCE+∠ACD=90°,∴∠EBC=∠DCA.
在△CEB和△ADC中, ∠E=∠ADC,
∠EBC=∠DCA,
BC=AC,
∴△CEB≌△ADC(AAS),
∴BE=DC,CE=AD=2.5 cm.
∴BE=DC=CE-DE=0.8 cm.
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在学习完人教版八上第十二章后,刘老师让同学们独立完成课本56页第9题:如图①,∠ACB=90°,AC=BC,AD⊥CE,BE⊥CE,垂足分别为D,E.AD=2.5 cm,DE=1.7 cm,求BE的长.
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(1)待同学们完成这道题后,刘老师又出示了一道题:在课本原题其他条件不变的前提下,将CE所在直线变换到△ABC的外部(如图②),请猜想AD,DE,BE三者之间的数量关系;
(2)如图③,将原题中的条件改为:在△ABC中,AC=BC,D,C,E三点在同一条直线上,并且有∠BEC=∠ADC=∠BCA=α,其中α为任意钝角,那么(1)中猜想是否还成立?若成立,请证明;若不成立,请说明理由;
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解:(1)DE=BE+AD.
证明:∵∠ACB=90°,∴∠BCE+∠ACD=90°,
∵BE⊥CE,∴∠BCE+∠EBC=90°,
∴∠EBC=∠ACD,∴△ACD≌△CBE(AAS),
∴AD=CE,CD=BE,∴DE=CD+CE=BE+AD.
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(2)结论DE=BE+AD成立,
证明:∵∠BCE=180°-∠ACB-∠ACD,
∠BCE=180°-∠CBE-∠BEC,∠BEC=∠ACB,
∴∠ACD=∠CBE,
∠ACD=∠CBE,
在△ACD和△CBE中,∠ADC=∠CEB,
AC=CB,
∴△ACD≌△CBE(AAS),∴CD=BE,AD=CE,
∴DE=CD+CE=BE+AD,
即结论DE=BE+AD成立.
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(3)应用:如图④,在△ABC中,∠BAC是钝角,AB=AC,∠BAD>∠CAE,D,A,E三点都在直线m上,且∠BDA=∠AEC=∠BAC,m与BC的延长线交于点F,若BD=4,DE=6,EF=2CE,则△ABD与△ABF的面积之比为 .(直接写出结论)
解:(3)由(2)得,△ABD≌△CAE,
∴AE=BD=4,AD=CE,
∴AD=DE-AE=6-4=2,∴EF=2CE=4,
∴AF=EF+AE=4+4=8,
∴△ABD与△ABF的面积之比为AD∶AF=2∶8=1∶4.
1∶4
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母题2 (人教八上P83T12)如图,△ABD,△AEC都是等边三角形,求证:BE=DC.
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证明:∵△ABD,△AEC都是等边三角形,
∴AD=AB,AE=AC,
∠DAB=∠CAE=60°,∴∠DAC=∠BAE,
∴△DAC≌△BAE(SAS),∴BE=DC.
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【问题情景】(1)如图①,△ABD,△AEC都是等边三角形.
【迁移拓展】(2)如图②,在△ABC中,∠ABC=30°,分别以AB,AC为边在△ABC外作等边三角形ABD和等边三角形AEC,连接CD,BE.求证:AB2+BC2=BE2;
【学以致用】(3)如图③,在四边形ABCD中,∠ABC=∠ADC=45°,AB=BC=2,AC⊥AD.求BD的长.
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(2)证明:∵△ABD是等边三角形,
∴BD=AB,∠ABD=60°,
∵∠ABC=30°,∴∠DBC=∠ABD+∠ABC=90°,
∴DB2+BC2=DC2,
易证△CAD≌△BAE(SAS),∴BE=DC,
∴AB2+BC2=BE2.
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(3)解:将线段AB绕点A按顺时针方向旋转 90° 得到线段AE,连接BE,CE.
∵AB=AE,∠EAB=90°,∴∠ABE=∠AEB=45°,
∵AB=AE=2,∴BE2=AB2+AE2=8,
∵∠ABC=45°,∴∠CBE=∠ABC+∠ABE=90°,
∴BE2+BC2=CE2,∵AB=BC=2,
∴CE===2,
∵AC⊥AD,∴∠CAD=90°,∴∠CAE=∠DAB,
∵∠ADC=45°,∴∠ACD=∠ADC=45°,
∴AD=AC,∵AB=AE,
∴△CAE≌△DAB(SAS),∴BD=CE=2.
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母题3 (人教八上P93T15)如图,牧马人从A地出发,先到草地边某一处牧马,再到河边饮马,然后回到B处,请画出最短路径.
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解:如图所示.
从A到C,再到D,再到B.
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问题提出:
某班级在探究“将军饮马问题”时抽象出数学模型:直线l同旁有两个定点A,B,在直线l上存在点P,使得PA+PB的值最小.
解法:如图①,作点A关于直线l的对称点A′,连接A′B,则A′B与直线l的交点即为P,且PA+PB的最小值为A′B.
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(1)如图②,在等边三角形ABC中,E是AB上的点,AD是∠BAC的平分线,P是AD上的点,若AD=6,则PE+PB的最小值为 ;
6
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问题解决:
(2)如图③,草地边缘OM与小河河岸ON在点O处形成30°的夹角,牧马人从A地出发,先让马到草地边缘吃草,然后再去河边饮水,最后回到A地.已知OA=5 km,请在图中设计一条路线,使所走的路径最短,并求出整个过程所行的路程.
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解:(2)分别作出点A关于OM,ON的对称点B,C,连接BC分别交OM,ON于点D,E,连接AD,AE,则线段AD,DE,EA之和即为所求的最短路径.
由题意得OB=OA=OC=5,∠BOD=∠AOD,∠COE=∠AOE,
∵∠MON=∠AOD+∠AOE=30°,
∴∠BOC=∠BOD+∠AOD+∠COE+∠AOE=60°,
∴△OBC为等边三角形,∴BC=OB=5,
∴AD+DE+EA=BD+DE+EC=BC=5 km,
故整个过程所行的路程为5 km.
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母题4 (人教八年级下P29T14)如图,△ACB和△ECD都是等腰直角三角形,CA=CB,CE=CD,△ACB的顶点A在△ECD的斜边DE上,求证:AE2+AD2=2AC2.(提示:连接BD)
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证明:连接BD,
∵△ACB与△ECD都是等腰直角三角形,
∴∠ECD=∠ACB=90°,∠E=∠ADC=∠CAB=45°,AC2+BC2=AB2,
∴2AC2=AB2,∠ACE=∠BCD.
∴△AEC≌△BDC(SAS).
∴AE=BD,∠E=∠BDC,
∴∠BDC=45°,∴∠ADB=90°,
∴AD2+BD2=AB2,
即AE2+AD2=2AC2.
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(2024•光海模拟)如图,△ABC和△ECD都是等腰直角三角形,CA=CB,CE=CD,△ACB的顶点A在△ECD的斜边DE上,AB,CD交于点F,连接BD.若AE=2,AF∶CF=∶3,求线段AB的长.
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解:∵∠ADC=∠ABC=45°,∠AFD=∠CFB,
∴△AFD∽△CFB,
∴==,
设AD=a,则BC=3a,
∴AB=3a,AC=3a,
由母题3得22+(a)2=2×(3a)2,
解得a= (负值舍),则AB=3a=.
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△ACB和△ECD都是等腰直角三角形,且CA=CB,CE=CD.
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(1)如图①,若△ACB的顶点A在△ECD的斜边DE上,请直接写出AE,AD,AC的数量关系: ;
(2)将△ABC绕点C旋转到如图②所示位置,点B在AE上,连接AD,则(1)中的结论还成立吗?若成立,请证明;若不成立,请给出正确结论并说明理由;
(3)在△ACB绕点C旋转过程中,当A,E,B三点在同一条直线上时,若AC=3,CD=,请直接写出AE的长.
AD2+AE2=2AC2
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解:(2)不成立,AD-AE=AC.
理由:∵△ACB和△ECD都是等腰直角三角形,
∴∠ECD=∠ACB=90°,∠BAC=∠ABC=45°,
∴∠BCE=∠ACD,
∵CA=CB,CE=CD,∴△BCE≌△ACD(SAS),
∴AD=BE,∴AD-AE=BE-AE=AB,
∵AC2+BC2=AB2,AC=BC,∴AB=AC,
∴AD-AE=AC.
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(3)如答图①,当点E在AB延长线上时,过点C作CF⊥AB于点F,
∵AC=3,∴AF=CF=BF=3,
∵CE=CD=,∴EF==5,
∴AE=AF+EF=3+5=8,
如答图②,当点E在BA延长线上时,过点C作CH⊥AB于点H,
∵AC=3,∴AH=CH=3,
∵CE=CD=,∴EH==5,
∴AE=EH-AH=5-3=2.
综上所述,AE的长为8或2.
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母题5 (人教八上P93T11)如图,在等边三角形ABC的三边上,分别取点D,E,F,使AD=BE=CF.求证:△DEF是等边三角形.
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证明:∵△ABC是等边三角形,∴AB=BC=AC,
∵AD=BE=CF,∴AF=BD,
在△ADF和△BED中,
AD=BE,
∠A=∠B,
AF=BD,
∴△ADF≌△BED(SAS),∴DF=DE,
同理可证DE=EF,∴DE=DF=EF.
∴△DEF是等边三角形.
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如图,在等边三角形ABC的三边上分别取点D,E,F,使得AD=BE=CF,若DE⊥BC,则△ABC的周长是△DEF的周长的( )
A.2倍
B.3倍
C.倍
D.2倍
C
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已知等边三角形ABC的边长为8.
(1)如图①,在等边三角形ABC的三边上,分别取D,E,F,使得AD=BE=CF,则有△DEF是等边三角形;
(2)如图②,在(1)的条件下,P为DE中点,连接BP交AC于点G,
求证:BP=PG;
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(2)证明:过点D作DG′∥BC,连接BG′交DE于点P′,
∴∠ADG′=∠ABC=60°,∠DG′P′=∠EBP′,
∴△ADG′为等边三角形,
∴DG′=AD=BE,
∴△BEP′≌△G′DP′(AAS),
∴DP′=EP′,BP′=P′G′,P′为DE的中点,
即P′与P重合,∴G′与G重合,
∴BP=PG.
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(3)如图③,D,F为等边三角形AB,AC上两点,且AF=2BD,以DF为边作等边三角形DEF使A,E在DF的两侧,O为BC中点,连接OE,则OE的最小值为 .
2
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(3)解:过点F作FM∥BC交AB于点M,连接ME,交BC于点N,
∠AMF=∠B=∠A=60°,
∴△AMF为等边三角形,∴AF=MF,∠AFM=60°,
∵△DEF为等边三角形,
∴DF=EF,∠DFE=60°,∴∠AFD=∠MFE,
∴△AFD≌△MFE(SAS),∴∠A=∠EMF=60°,ME=AD,
∴∠BMN=180°-60°-60°=60°,
∴△BMN是等边三角形,BM=MN,∠BNM=60°,
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设BD=x,则AF=2x,AD=8-x,
∴ME=AD=8-x,MN=BM=BN=8-2x,
∴NE=ME-MN=x,
过E作EQ⊥BC于点Q.
∴QE= NE=x,NQ=NE= x.
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①若BN≥OB,即8-2x≥4,x≤2,
则ON=BN-OB=4-2x,
∴OE2=QE2+OQ2
=(x)2+(4-2x+ x)2
=3(x-2)2+4.
∴当x=2时,OE有最小值2;
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②若BN<OB,即8-2x<4,x>2.
则ON=OB-BN=2x-4.
∴OE2=(x)2+(2x-4- x)2=3(x-2)2+4,
∴当x>2时,OE2>4.
综上所述,当x=2时,OE有最小值2.
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