内容正文:
专项培优练·山东数学
模
型
方
法
专题六 半角模型
一阶 模型初探
例 (1)【感知】如图①,四边形 ABCD 是正方形,E,F 分
别在边 BC 和 CD 上,且∠EAF = 45°,这种模型
称为“半角模型” . 小星为了探究线段 EF,BE,
DF 之间的关系,将△ADF 绕点 A 顺时针旋转 90°,
如图②,即解决了这个问题. 则线段 EF,BE,DF
之间的关系为 EF=BE+DF ;
图① 图②
例题图
(2) 【变式】 如图 ③, 在等腰直角三角形 ABD 中,
∠BAD=90°,AB=AD,点 E,F 在边 BD 上,且∠EAF=
45°,请写出 EF,BE,DF 之间的关系,并说明理由;
例题图③
(3) 【应用】如图④,在△ABC 中,AB = AC, ∠BAC =
120°,点 D,E 在边 BC 上,且∠DAE = 60°,当 BD=
10,EC= 16 时,求 BC 的长.
例题图④
解:BC=40,详解见本册 P.
模型解读
情形 1:正方形 ABCD 中含 45°的角
∠EDF.
作法:将△ADE 逆时针旋转 90°得
到△CDM.
图示:
结论:△DEF≌△DMF;
DC=DG;
EF=MF=CM+CF=AE+CF.
情形 2:等腰 Rt △ABC 中 90°角含
45°的角∠DAE.
图示、作法及结论:
情形 3:60°,120°含半角.
图示:
结论:△ADE≌△AD′E.
71
专项培优练·山东数学
模
型
方
法
二阶 对接中考
1.
[2024 淄博周村区二模]如图,正方形 ABCD 的边长为 4,点 M 在 CB 延长线上,BM = 1,作
∠MAN= 45°交 DC 的延长线于点 N,则 MN 的长为 .
第 1 题图
2.
多解法
∙∙∙
如图,在△ABC 中,∠BAC = 45°,AD⊥BC 于点 D,若 BD = 4,DC = 6,则 AD 的长
为 12 .
第 2 题图
3. 如图,在菱形 ABCD 中,∠ABC= 120°,AB = 4,动点 M,N 分别在 AD,CD 上(不含端点),若
∠MBN= 60°,则四边形 BMDN 周长的最小值是 4 3 +4 .
第 3 题图
4. 如图,等边三角形 ABC 的边长为 2,△BDC 是等腰三角形,顶角∠BDC = 120°,以 D 为顶点
作一个 60°的角,角的两边分别交 AB 于点 M,交 AC 于点 N,连接 MN,则△AMN 的周长
为 4 .
第 4 题图
5.
如图,∠AOB= 90°,OP 平分∠AOB,一个 45°角的顶点与 P 重合,角的两边分别与射线 OA
交于点 C,与射线 OB 交于点 D. 若 OP= 3,则△COD 的周长为 3 2 .
第 5 题图
81
参考答案与重难题解析·山东数学
专
项
培
优
练
= ∠CAD= 45°,∴ BC = DC,∠DAB = 90°,∵ ∠ABC = 60°,
∴ ∠ADC= ∠EBC = 120°,∴ △ADC≌△EBC,∴ AC = CE,
∠ACD= ∠ECB,∴ ∠ACE = ∠BCD = 180° - ∠BAD = 90°,
∴ △ACE 为等腰直角三角形,∵ AB+AD = 2,∴ AB+BE = 2,
∴ AE= 2,∴ AC=
AE
2
= 2 ,∵ OA =OC,OH⊥AC,∴ AH = CH
= 1
2
AC=
2
2
,∵ ∠ABC= 60°,∴ ∠AOC= 120°,由垂径定理
得 OA=
AH
sin60°
= 6
3
,∴ ☉O 的半径是
6
3
.
图① 图②
第 1 题解图
解法二:如解图②,过点 C 作 CM⊥AB 于点M,CN⊥AD 交
AD 的延长线于点 N,过点 O 作 OH⊥AC 于点 H,连接 OA,
OC, ∵ ∠BAC= ∠CAD = 45°, ∴ AC 平分∠BAN, ∴ CM =
CN,∵ ∠MAN= ∠BAC+∠CAD = 90°,∠AMC = ∠N = 90°,
∴ 四边形 AMCN 是正方形,∴ AM=AN,∵ ∠BAC = ∠CAD,
∴ BC= CD, ∵ CM = CN, ∴ Rt △CBM≌ Rt △CDN ( HL),
∴ MB=ND,∵ AB+AD = AM+MB+AD = AM+DN+AD = AM+
AN= 2AM = 2, ∴ AM = 1, ∵ ∠BAC = 45°, ∠AMC = 90°,
∴ △ACM 是等腰直角三角形,∴ AC = 2 AM = 2 ,∵ ∠B =
60°,∴ ∠AOC= 2∠B= 120°,∵ OA =OC,OH⊥AC,∴ AH =
1
2
AC=
2
2
,∠AOH =
1
2
∠AOC = 60°,∴ OA =
AH
sin60°
= 6
3
,
∴ ☉O 的半径是
6
3
.
2.
4 【解析】如解图,过点 O 分别作 OG⊥CD,OH⊥BC,垂
足分别为 G,H,∵ 点 O 在正方形 ABCD 的对角线 AC 上,
∴ OG = OH, ∠GOH = 90°,即四边形 CGOH 是正方形,
∵ ∠EOF= ∠EOG + ∠GOF = ∠GOF + ∠FOH = ∠GOH,
∴ ∠EOG= ∠FOH, 又 ∵ ∠OGE = ∠OHF, ∴ △OGE ≌
△OHF( ASA), ∴ S四边形CEOF = S正方形CGOH . ∵ AD = CD = 3,
∴ AC= 3 2 ,∵ CO= 2AO,∴ CO= 2 2 ,∴ S正方形CGOH =
1
2
CO2
= 1
2
×(2 2 ) 2 = 4,∴ S四边形CEOF = 4.
第 2 题解图
拓展设问
1
2
【解析】如解图,过点 O 分别作 OG⊥CD,OH
⊥AD, 垂足分别为 G, H, 易得四边形 OHDG 为矩形,
∴ ∠HOG= 90°,∵ OF⊥OE,∴ ∠EOG+ ∠HOM = ∠EOG+
∠GON= 90°,∴ ∠HOM = ∠GON,又∵ ∠MHO = ∠NGO =
90°,∴ △MHO∽ △NGO, ∴
OM
ON
= OH
OG
. ∵ AD = 3, ∴ AC =
3 2 ,∵ CO= 2AO,∴ AO = 2 ,CO = 2 2 ,∴ OH =
2
2
OA = 1,
OG=
2
2
OC= 2,∴
OM
ON
=OH
OG
= 1
2
.
拓展设问题解图
3.
4 【解析】如解图,∵ AB = AD,∠BAD = 60°,∴ 将△ADC
绕点 A 顺时针旋转 60°得到△ABE. ∵ 四边形的内角和为
360°,∠BAD = 60°,∠BCD = 120°,∴ ∠D+∠ABC = 180°.
∴ ∠ABE+∠ABC= 180°,∴ E,B,C 三点共线. 根据旋转性
质可知∠EAC = ∠BAD = 60°,AE = AC,∴ △AEC 是等边三
角形,四边形 ABCD 的面积等于 △AEC 的面积, 等边
△AEC 的面积为
3
4
AC2 = 4 3 ,解得 AC= 4(负值已舍) .
第 3 题解图
4.
1 【解析】解法一:如解图①,过点 D 作 DG∥BC 交 AB 于
点 G,∵ D 为 AC 的中点,∴ GD 为△ABC 的中位线,∴ G 为
AB 的中点,∴ BG =
1
2
AB = 2,又∵ △ABC 是等边三角形,
∴ ∠GDC= ∠EDF = ∠DGE = ∠DCF = 120°,DG =
1
2
BC =
1
2
AC = DC = 2. ∵ ∠GDE + ∠EDC = ∠EDC + ∠CDF,
∴ ∠GDE= ∠CDF,∴ △GDE≌△CDF( ASA),∴ GE = CF.
又∵ BE= 1,∴ GE= 1,∴ CF= 1.
图① 图②
第 4 题解图
解法二:如解图②,过点 D 分别作 DM⊥AB 于点 M,DN⊥
BC 于点 N,连接 BD,∵ D 是 AC 的中点,△ABC 是等边三
角形,∴ AD =
1
2
AC = 2,BD 是∠ABC 的平分线,∴ DM=
DN,∵ ∠ABC = 60°,∴ ∠MDN = 120°,
∵ ∠EDF = 120°,
∴ ∠MDE+∠NDE = ∠NDE + ∠NDF = 120°, ∴ ∠MDE =
∠NDF, ∵ ∠DME = ∠DNF = 90°, ∴ △DME ≌
△DNF(ASA),∴ ME =NF,在 Rt△ADM 中,AD = 2,∠A =
60°,∴ AM= 1,同理可得 CN = 1,∴ ME = AB-AM-BE = 2,
∴ NF= 2,∴ CF= 1.
专题六 半角模型
例 解:(1)EF=BE+DF;【解析】由旋转可得 GB =DF,AF =
AG,∠BAG= ∠DAF,∵ 四边形 ABCD 为正方形,∴ ∠BAD =
90°,∵ ∠EAF = 45°, ∴ ∠BAE + ∠DAF = 45°, ∴ ∠BAG +
56
参考答案与重难题解析·山东数学
专
项
培
优
练
∠BAE = 45°, ∴ ∠GAE = ∠EAF, 在 △AGE 和 △AFE 中,
AG=AF,
∠GAE= ∠EAF,
AE=AE,
{ ∴ △AGE ≌ △AFE ( SAS), ∴ GE = EF,
∵ GE=GB+BE=BE+DF,∴ EF=BE+DF;
(2)EF2 =BE2 +DF2 ,理由如下:
把△AFD 绕点 A 顺时针旋转 90°得到△AE′B,连接 EE′,如
解图①,
例题解图①
∴ BE′=FD,AE′=AF,∠D= ∠ABE′,∠FAD= ∠E′AB,
∵ AB=AD,∠BAD= 90°,
∴ ∠ABD= ∠ADB= 45°,
∴ ∠ABD+∠ABE′= 90°,即∠E′BD= 90°,
∴ E′B2 +BE2 =E′E2 ,
又∵ ∠FAE= 45°,
∴ ∠BAE+∠FAD= 45°,
∴ ∠E′AB+∠BAE= 45°,即∠E′AE= 45°,
在△AEE′和△AEF 中,
AE=AE,
∠E′AE= ∠FAE,
AE′=AF,
{
∴ △AEE′≌△AEF(SAS),
∴ EE′=EF,
∴ EF2 =BE2 +DF2 ;
(3)把△ACE 绕点 A 顺时针旋转 120°得到△ABP,连接
PD,如解图②,
例题解图②
∴ AP = AE, PB = CE = 16, ∠PBA = ∠C, ∠EAP = ∠BAC
= 120°,
∵ AB=AC,∠BAC= 120°,
∴ ∠ABD= ∠C= ∠ABP= 30°,
∴ ∠ABD+∠ABP= 60°,即∠PBD= 60°,
又∵ ∠DAE= 60°,
∴ ∠PAD= ∠EAP-∠DAE= 120°-60° = 60°,
在△AED 和△APD 中,
AD=AD,
∠EAD= ∠PAD= 60°,
AE=AP,
{
∴ △AED≌△APD(SAS),∴ ED=PD,
过点 D 作 DH⊥BP,垂足为 H,
∵ ∠PBD= 60°,∴ ∠HDB= 30°,
∴ BH=
1
2
BD=
1
2
×10 = 5,
∴ HD= BD2 -BH2 = 102 -52 = 5 3 ,
∴ HP=BP-BH= 16-5 = 11.
∴ PD= HP2 +HD2 = 112 +(5 3 ) 2 = 14,
∴ DE=PD= 14,
∴ BC=BD+DE+EC= 40.
1.
17
3
【解析】如解图,在 DC 上截取 DF,使 DF =MB,连接
AF,∵ 四边形 ABCD 是正方形,∴ ∠BAD = ∠D = ∠ABC =
90°,AD = AB, ∴ ∠D = ∠ABM = 90°, ∴ △ADF≌ △ABM
(SAS),∴ AF = AM,∠DAF = ∠BAM,∴ ∠FAM = ∠MAB+
∠BAF= ∠DAF + ∠BAF = ∠BAD = 90°, ∵ ∠MAN = 45°,
∴ ∠FAN= 45°,又∵ AN = AN,∴ △ANF≌△ANM( SAS),
∴ NF=MN,设 MN = x,则 CN = FN-CF = x-(4-1) = x- 3,
MC=BC+BM= 5,在Rt△CMN 中,由勾股定理得 CM2 +CN2
=MN2 ,即 52 +(x-3) 2 = x2 ,解得 x=
17
3
,∴ MN=
17
3
.
第 1 题解图
2.
12 【解析】解法一:如解图①,∵ 将△ABD 沿着 AB 翻折
得到△ABE,将△ACD 沿着 AC 翻折得到△ACF,延长 EB,
FC 交于点 G,∴ AE = AD = AF,BD = BE = 4,DC = CF = 6,
∠BAD= ∠BAE,∠CAD= ∠CAF,∠E = ∠ADB = 90°,∠F =
∠ADC= 90°,∵ ∠BAC = 45°,∴ ∠EAF = ∠BAD+∠BAE+
∠CAD+∠CAF= 90°,∴ 四边形 AEGF 是矩形,又∵ AE =
AF,∴ 四边形 AEGF 是正方形,∴ AE =EG =GF =AF,∠G =
90°,设 AD=AE=AF= x,则 BG= x-4,CG= x-6,在Rt△GBC
中,BC2 =BG2 +CG2 ,∴ (4+6) 2 = (x-4) 2 +( x-6) 2 ,∴ x = 12
(负值已舍去),∴ AD= 12.
图① 图②
第 2 题解图
解法二:如解图②,过点 B 作 BH⊥AC 于点 H,交 AD 于点
G,∵ ∠BAC = 45°, ∴ AH = BH, ∵ ∠C + ∠CAD = ∠C +
∠CBH= 90°, ∴ ∠CAD = ∠CBH,又∵ ∠AHG = ∠BHC =
90°,∴ △AHG≌△BHC( ASA),∴ AG = BC = BD+CD = 10.
设 GD= x,则 AD= 10+x,∵ ∠BDG= ∠ADC= 90°,∴ △BDG
∽△ADC,∴
BD
GD
= AD
CD
,即
4
x
= 10
+x
6
,解得 x = 2(负值已舍
去),∴ AD= 10+x= 10+2 = 12.
3.
4 3 +4 【解析】如解图,连接 BD. ∵ 四边形 ABCD 是菱
形,AB= 4,∠ABC= 120°,∴ AB=BC=CD=AD = 4,∠ABD =
∠CBD=
1
2
∠ABC = 60°,∴ △ABD,△BDC 都是等边三角
形,∴ ∠BDM= ∠BCN= 60°,DB=CB,∵ ∠MBN= ∠DBC=
60°,∴ ∠DBM= ∠CBN,∴ △DBM≌△CBN( ASA),∴ BM
=BN,DM = CN,∴ DM+DN = CN+DN = CD = 4,∵ 四边形
BMDN 的周长为 BM+DM+DN+BN = 2BM+4,∴ 当 BM 的
值最小时,四边形 BMDN 的周长最小,根据垂线段最短可
知,当 BM⊥AD 时,BM 的值最小,此时 BN = BM = AB·
sin60° = 2 3 ,∴ 四边形 BMDN 周长的最小值为 4 3 +4.
第 3 题解图
66
参考答案与重难题解析·山东数学
专
项
培
优
练
4.
4 【解析】如解图,将△BDM 绕点 D 顺时针旋转 120°,得
到 △CDP, ∴ △BDM ≌ △CDP, ∴ MD = PD, CP = BM,
∠MBD= ∠DCP,∠MDB = ∠PDC,∵ △BDC 是等腰三角
形,且∠BDC = 120°, ∴ BD = CD, ∠DBC = ∠DCB = 30°,
又∵ △ABC 是等边三角形, ∴ ∠ABC = ∠ACB = 60°,
∴ ∠MBD= ∠ABC+∠DBC = 90°,同理可得∠NCD = 90°,
∴ ∠PCD= ∠NCD = ∠MBD = 90°, ∴ ∠DCN + ∠DCP =
180°,∴ N,C,P 三点共线, ∵ ∠MDN = 60°, ∴ ∠MDB +
∠NDC = ∠PDC + ∠NDC = ∠BDC - ∠MDN = 60°, 即
∠MDN= ∠PDN = 60°,又∵ DN = DN,∴ △NMD≌△NPD
(SAS),∴ MN= PN = NC+CP = NC+BM,∴ △AMN 的周长
为 AM+AN+MN=AM+AN+NC+BM=AB+AC= 2+2 = 4.
第 4 题解图 第 5 题解图
5.
3 2 【解析】如解图,过点 P 作 PE⊥OA 于点 E,PF⊥OB
于点 F,∵ ∠AOB = 90°,∴ 四边形 OEPF 为矩形,又∵ OP
平分∠AOB,∴ PE=PF,∴ 四边形 OEPF 为正方形,∴ OE
=OF = PE = PF =
2
2
OP =
3 2
2
,∠EPF = ∠PFO = 90°,把
△PEC 绕点 P 逆时针旋转 90°得到△PFG, ∴ ∠CPG=
90°,PC=PG,∠PFG = ∠PEC = 90°,FG = EC,∴ FG 在 OF
的延长线上,∴ DG = DF+FG,∵ ∠CPD = 45°, ∴ ∠DPG=
45°,在△CPD 和△GPD 中,
PC=PG,
∠CPD= ∠GPD,
PD=PD,
{ ∴ △CPD≌
△GPD(SAS),∴ CD = DG,∴ △COD 的周长为 OC+OD+
CD=OC+OD+DG = OC+OD+DF+FG = OC+OD+DF+EC =
OE+OF= 2OE= 3 2 .
专题七 十字模型
例 (1)证明:∵ 四边形 ABCD 为正方形,
∴ AD=DC,∠EAD= ∠FDC= 90°,
又∵ AE=DF,∴ △AED≌△DFC(SAS),
∴ ∠DFC= ∠AED,
∴ ∠DFC+∠ADE= ∠AED+∠ADE= 90°,
∴ ∠DPF= 90°,∴ CF⊥DE;
(2)1;【解法提示】∵ 四边形 ABCD 是正方形,∴ AD = CD,
∠A= ∠CDF = 90°,∵ DE⊥CF,∴ ∠DCF = 90° - ∠EDC =
∠ADE,∴ △ADE≌△DCF(ASA),∴ DE=CF,∴
DE
CF
= 1.
(3)
4
7
. 【解法提示】 ∵ 四边形 ABCD 是矩形, ∴ ∠A =
∠CDE= 90°,∴ ∠ADB+∠BDC= 90°,∵ CE⊥BD,∴ ∠DCE
+∠BDC = 90°, ∴
∠DCE = ∠ADB, ∴ △DCE ∽ △ADB,
∴
CE
BD
=CD
AD
,∵ AD= 7,CD= 4,∴
CE
BD
= 4
7
.
1.
1
2
【解析】∵ 四边形 ABCD 是正方形,∴ AD = AB,∠D =
∠EAB= 90°,AC = 2 AB,∴ AB =
2
2
AC =
2
2
× 2 = 1,在
△ADF 和 △BAE 中,
AD=BA,
∠D= ∠EAB,
DF=AE,
{ ∴ △ADF ≌ △BAE
(SAS), ∴ ∠DAF = ∠ABE, ∵ ∠DAF + ∠BAO = 90°,
∴ ∠ABE+∠BAO = 90°,∴ ∠AOB = 90°,∵ P 为 AB 的中
点,∴ OP=
1
2
AB=
1
2
.
变式
109
13
【解析】∵ 四边形 ABCD 是正方形,∴ AB =BC,
∠ABE = ∠BCF = 90°, 又 ∵ BE = CF, ∴ △BAE ≌ △CBF
(SAS),∴ ∠BAE = ∠CBF, BF = AE = AB2 +BE2 = 13,
∴ ∠BAE+∠ABG = ∠CBF+ ∠ABG = 90°,∴ ∠BGE = 90°,
∴ ∠BGE= ∠BCF, 又 ∵ ∠EBG = ∠FBC, ∴ △BGE ∽
△BCF,∴
BG
BC
= BE
BF
,即
BG
12
= 5
13
,解得 BG =
60
13
,∴ FG = BF-
BG=
109
13
.
2.
4 10
3
【解析】如解图,过点 H 作 HM⊥AB,垂足为 M,过
点 F 作 FN ⊥ AD, 垂足为 N, 设 HM, FE 交于点 O,
∴ ∠ENF= ∠GMH = 90°, ∵ 四边形 ABCD 为矩形,易得
NF=AB= 4,MH = BC = 6,∵ EF⊥GH,∴ ∠GHM+∠HOE =
∠EFN+∠FOM = 90°,又∵ ∠HOE = ∠FOM,∴ ∠GHM =
∠EFN,∴ △MHG∽△NFE,∴ EF ∶ GH = NF ∶ MH = 2 ∶ 3.
∵ AG=CH= 1,∴ MB = 1,∴ GM = 2,∴ 在 Rt△HGM 中,GH
= GM2 +MH2 = 2 10 ,∴ EF=
2
3
GH=
4 10
3
.
第 2 题解图 第 3 题解图
3.
C 【解析】如解图,过点 F 作 FH⊥AD 于点 H,则 FH=CD
=AD,在 Rt△FHE 和 Rt△DAG 中,
EF=GD,
FH=DA,{ ∴ Rt△FHE
≌Rt△DAG(HL),∴ EH = AG,∠HFE = ∠ADG = α,∵ DE =
2AG,∴ DE= 2EH,即点 H 为 DE 的中点,∴ EH =DH =AG =
CF,∴ AB-AG=BC-CF,即 BG =BF,∴ △BFG 为等腰直角
三角形,∴ ∠BFG= 45°,∴ ∠EFG = 90° -∠BFG-∠HFE =
90°-45°-α= 45°-α.
4.
2 2 【解析】如解图,过点 F 作 FH⊥AD 于点 H,BE 与
GF 交于点 O,易得四边形 FHDC 为矩形, ∴ FH = DC,
∠HFC = 90°, ∴ FH = BC, ∠BFH = 90°, ∵ GF ⊥ BE,
∴ ∠BOF= 90°,∴ ∠EBC+∠BFO = ∠BFO+∠GFH = 90°,
∴ ∠EBF = ∠GFH, ∵ ∠GHF = ∠C = 90°, ∴ △GFH ≌
△EBC(ASA),∴ GF = BE. ∵ 四边形 BFEG 的面积为 5,
GF⊥BE,∴
1
2
GF·BE= 5,即
1
2
BE2 = 5,∴ BE2 = 10,∵ 点
E 为 CD 的中点,∴ CE=
1
2
CD =
1
2
BC. ∵ BC2 +CE2 =BE2 ,
∴ BC2 +(
1
2
BC) 2 = 10,解得 BC = 2 2 ( 负值已舍去),
∴ AB= 2 2 .
76