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专项6 手拉手模型
典例 【特例感知】(1)如图1,△ABC和△ADE都是等边三角形,连接BD,CE,则线段BD,CE的数量关系是____________;直线BD与直线CE相交所成的较小角的度数是______.
BD=CE
60°
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【深入探究】(2)如图2,在△ABC中,AB=AC,点D,E分别在边AB,AC上,且AD=AE,∠BAC=∠DAE=α,将△ADE绕点A在平面内旋转至图3所示位置,连接BD,CE.直线BD与直线CE相交于点F.
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①试探究BD与CE的数量关系,并写出∠BFC的度数;
解:∵∠BAC=∠DAE,∴∠BAD=∠CAE.
又∵AB=AC,AD=AE,∴△BAD≌△CAE(SAS).
∴BD=CE,∠ABD=∠ACE.
如解图,设BF交AC于点O,则∠AOB=∠COF.
又∵∠ABD=∠ACE,∠AOB+∠ABD+∠BAC=∠COF+∠ACE+∠BFC=180°
∴∠BFC=∠BAC=α.
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②连接AF,求证:FA平分∠BFE.
解:证明:如解图,过点A作AM⊥BD,AN⊥CE,垂足为M,N.
由①,得△BAD≌△CAE,∴AM=AN.∴FA平分∠BFE.
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【类比探究】(3)如图4,在△ABC中,AB≠AC,且 =k,点D,E分别在边AB,AC上,∠BAC=∠DAE=α,DE∥BC,将△ADE绕点A在平面内旋转至图5所示位置,连接BD,CE,直线BD,CE交于点F,试探究BD与CE的数量关系,并写出∠BFC的度数.
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1.手拉手全等型
模型特点:△ABC与△ADE均是等腰三角形,且顶角相等,即AB=AC,AD=AE,∠BAC=∠DAE.
结论:△ABD≌△ACE,BD=CE,∠BPC=∠BAC.
△ADE绕点A旋转,结论不变.
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2.手拉手相似型
△ADE绕点A旋转,结论不变.
注意:有时需要通过“补形”来构造一对有一个公共顶点的相似(全等)三角形,从而构造“手拉手”模型进行求解.
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1.如图,△ABC和△AED都是等腰直角三角形,∠BAC=∠EAD=90°,AB=AC,AD=AE,点E在BC延长线上,连接CD.若BC=4,CE=2,则DE=_____.
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3.构造手拉手 (2024·宜宾)如图,在△ABC中,AB=3 ,AC=2,以BC为边作Rt△BCD,BC=BD,点D与点A在BC的两侧,则AD的最大值为( )
D
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4.(2020·河南23题)将正方形ABCD的边AB绕点A逆时针旋转至AB′,记旋转角为α.连接BB′,过点D作DE垂直于直线BB′,垂足为E,连接DB′,CE.
(1)如图1,当α=60°时,△DEB′的形状为________________,连接BD,可求出 的值为____.
等腰直角三角形
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解:仍然成立.
证明如下:连接BD,如图2所示.
由旋转的性质,可得AB′=AB=AD,∠BAB′=α,
∵∠B′AD=α-90°,AD=AB′,
∴∠EB′D=∠AB′D-∠AB′B=45°.
图2
(2)当0°且90°时,
①(1)中的两个结论是否仍然成立?如果成立,请仅就图2的情形进行
证明;如果不成立,请说明理由;
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∵DE⊥BB′,∴∠EDB′=∠EB′D=45°.
∵∠EDB′+∠EDB=∠BDC+∠EDB,
即∠B′DB=∠EDC,∴△BDB′∽△CDE.
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解:1或3.
【提示】分以下两种情况,如图所示.
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强化练习
(2024·江西)综合与实践
如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,D是斜边AB上的动点(点D与点A不重合),连接CD,以CD为直角边在CD的右侧构造Rt△CDE,
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特例感知
(1)如图1,当m=1时,AD与BE之间的位置关系是_________,数量关系是_________.
AD⊥BE
AD=BE
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类比迁移
(2)如图2,当m≠1时,猜想AD与BE之间的位置关系和数量关系,并证明猜想.
解:AD⊥BE,BE=mAD.
证明:∵∠ACB=∠DCE=90°,∴∠ACD=∠BCE.
∵∠A+∠ABC=90°,∴∠CBE+∠ABC=90°.∴∠ABE=90°.∴AD⊥BE.
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拓展应用
(3)在(1)的条件下,点C关于DE的对称点为F,连接DF,EF,BF,如图3.已知AC=6,设AD=x,四边形CDFE的面积为y.
①求y与x的函数表达式,并求出y的最小值;
解:如解图,连接CF交DE于点O.
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∵点F与点C关于DE对称,∴DE垂直平分CF.∴CE=EF,CD=DF.
∵CD=CE,∴CD=DF=EF=CE.
∵∠DCE=90°,∴四边形CDFE是正方形.
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②当BF=2时,请直接写出AD的长.
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【提示】如解图,过点D作DH⊥AC于点H,则△ADH是等腰直角三角形.∴AH=DH=AD=x.∴CH=6-x.连接OB.∴OB=OE=OD=OC=OF.∴OB=CF.∴∠CBF=90°.∵BC=6,BF=2,∴CF=2.∴CD=CF=2.∵CH2+DH2=CD2,∴+=(2)2,解得x=4或x=2.∴AD的长为4或2.
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