内容正文:
数学
微专题(八) 相似三角形的常见基本图形类型
微专题(八) 相似三角形的常见基本图形类型
类型一 A字型
1.如图,△ABC中,D,E分别是AB,AC上的点,且BD=AD,CE=AE.
(1)求证:△ADE∽△ABC;
(2)若S△DEF=2,求四边形DBCE的面积.
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(1)证明:∵BD=AD,CE=AE,∴BD=AD=AB,CE=AE=AC,∴.∵∠A=∠A,∴△ADE∽△ABC.
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(2)解:∵△ADE∽△ABC,∴,∠ADE=∠ABC,∴DE∥BC,∴△DEF∽△CBF,∴,∴BF=2EF,CF=2DF,=()2=.∵S△DEF=2,∴S△DBF=2S△DEF=2×2=4,S△CEF=2S△DEF=2×2=4,S△CBF=4S△DEF=4×2=8,∴S四边形DBCE=S△DBF+S△DEF+S△CEF+S△CBF=18.
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2.如图,△ABC是等边三角形,点D,E分别在CB,AC的延长线上,∠ADE=60°.求证:
(1)AD2=AE·AC;
(2)△ABD∽△DCE.
证明:(1)∵△ABC是等边三角形,∴∠ACB=60°.
∵∠ADE=60°,∴∠ADE=∠ACB.∵∠CAD=∠DAE,∴△ACD∽△ADE,∴,∴AD2=AE·AC.
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(2)由(1)得△ACD∽△ADE,∴∠ADC=∠AED.∵△ABC是等边三角形,∴∠ABC=∠ACB=60°,∴∠ABD=∠DCE=120°,∴△ABD∽△DCE.
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类型二 8字型
3.如图,在平行四边形ABCD中,点E为BC边上的点(不与点B,C重合),连接DE并延长,交AB的延长线于点F.求证:△CDE∽△AFD.
证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴DC∥AF,∠C=∠A,
∴∠CDE=∠F,
∴△CDE∽△AFD.
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4.如图所示,延长平行四边形ABCD一边BC至点F,连接AF交CD于点E,.
(1)若BC=2,求线段CF的长;
(2)若△ADE的面积为3,求平行四边形ABCD的面积.
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解:(1)∵四边形ABCD为平行四边形,∴AD∥BF,AD=BC,∴△ADE∽△FCE,∴.又∵,∴CF=2AD=2BC.∵BC=2,∴CF=4.
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(2)如图,过E作MN⊥AD于M,交CF于N.∵AD∥BF,EN⊥CF于N,由(1)得EN=2EM.∵△ADE的面积为3,∴AD·ME=3,∴AD·ME=6,∴平行四边形ABCD的面积=AD·MN=AD·4EM=4×6=24.
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类型三 平行线型
5.【回归课本】我们曾学习过一个基本事实:两条直线被一组平行线所截,所得的对应线段成比例.
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【初步体验】
(1)如图1,在△ABC中,点D在AB上,E在AC上,DE∥BC.若AD=1,AE=2,DB=1.5,则EC= ,= ;
(2)如图1,在△ABC中,点D,E分别在AB,AC上,且DE∥BC.求证:△ADE∽△ABC.
证明:过点E作AB的平行线交BC于点F……
请依据相似三角形的定义(如果两个三角形各角分别相等,且各边对应成比例,那么这两个三角形相似)和上面的基本事实,补充完整证明过程;
3
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【深入探究】
(3)如图2,如果一条直线与△ABC的三边AB,BC,CA或其延长线交于D,F,E三点,那是否为定值?若是,试求出该定值;若不是,请说明理由;
(4)如图3,在△ABC中,D为BC的中点,AE∶EF∶FD=4∶3∶1,则AG∶GH∶AB= .
3∶4∶9
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(2)证明:如图1,过点E作AB的平行线交BC于点F.∵DE∥BC,∴∠ADE=∠B,∠ACB=∠AED,.∵EF∥AB,∴.∵DE∥BC,EF∥AB,∴四边形DEFB是平行四边形,∴DE=BF,∴,∴△ADE∽△ABC.
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(3)解:为定值.如图2,作BG∥EF,交AC于G,∴,∴=1,∴为定值,值为1.
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类型四 旋转型
6.如图,∠BAD=∠CAE,∠B=∠D,△ABC与△ADE相似吗?为什么?
解:△ABC与△ADE相似.理由:
∵∠BAD=∠CAE,
∴∠BAD+∠CAD=∠CAE+∠CAD,
∴∠BAC=∠DAE.
∵∠B=∠D,∴△ABC∽△ADE.
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7.已知正方形ABCD与正方形AEFG,正方形AEFG绕点A旋转一周.
(1)如图1,连接BG,CF,求的值;
(2)当正方形AEFG旋转至图2位置时,连接CF,BE,分别取CF,BE的中点M,N,连接MN,试探究MN与BE的关系,并说明理由;
(3)连接BE,BF,分别取BE,BF的中点N,Q,连接QN,AE=6,请直接写出线段QN扫过的面积为 .
9π
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(1)解:如图1,连接AF,AC.∵四边形ABCD和四边形AEFG都是正方形,∴AC=AB,AF=AG,∠CAB=∠CAD=∠GAF=45°,∠BAD=90°,∴∠CAD+∠DAG+∠GAF=∠CAB+∠DAG+∠CAD,∴∠CAF=∠BAG.
∵,∴△CAF∽△BAG,
∴.
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(2)解:BE=2MN,MN⊥BE.理由:如图2,连接ME,过点C作CH∥EF,交EM的延长线于点H,连接BH,设CF与AD的交点为P,CF与AG的交点为R.∵CH∥EF,∴∠FCH=∠CFE.∵点M是CF的中点,∴CM=MF.又∵∠CMH=∠FME,∴△CMH≌△FME(ASA),∴CH=EF,MH=ME,
∴AE=CH.∵CH∥EF,AG∥EF,∴CH∥AG,∴∠HCF=∠ARC.∵AD∥BC,∴∠BCF=∠APR,∴∠BCH=∠BCF+∠HCF=∠APR+∠ARC.∵∠DAG+∠APR+∠ARC=180°,∠BAE+∠DAG=180°,∴∠BCH=∠BAE.又∵BC=AB,CH=AE,∴△BCH≌△BAE(SAS),∴BH=BE,∠CBH=∠ABE,∴∠HBE=∠CBA=90°.∵MH=ME,点N是BE的中点,∴BH=2MN,MN∥BH,∴BE=2MN,MN⊥BE.
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类型五 手拉手模型
8.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',垂足为点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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(2)当0°<α<360°且α≠90°时:
①(1)中的两个结论是否仍然成立?如果成立,请仅就图1的情形进行证明;如果不成立,请说明理由;
②当以点B',E,C,D为顶点的四边形是平行四边形时,请直接写出的值.
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解:①(1)中的两个结论仍然成立.理由如下:如图2,连接BD.∵AB=AB',∠BAB'=α,∴∠AB'B==90°-.∵∠B'AD=α-90°,AD=AB',∴∠AB'D==135°-,∴∠EB'D=∠AB'D-∠AB'B=135°-=45°.∵DE⊥BB',∴∠EDB'=∠EB'D=45°,∴△DEB'是等腰直角三角形,∴.∵四边形ABCD是正方形,∴,∠BDC=45°,∴.∵∠EDB'=∠BDC,∴∠EDB'+∠EDB=∠BDC+∠EDB,即∠B'DB=∠EDC,∴△B'DB∽△EDC,∴.
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②的值为3或1.
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类型六 半角模型
9.数学兴趣小组探究了以下几何图形.
如图①,把一个含有45°角的三角尺放在正方形ABCD中,使45°角的顶点始终与正方形的顶点C重合,绕点C旋转三角尺时,45°角的两边CM,CN始终与正方形的边AD,AB所在直线分别相交于点M,N,连接MN,可得△CMN.
【探究一】如图②,把△CDM绕点C逆时针旋转90°得到△CBH,同时得到点H在直线AB上.求证:∠CNM=∠CNH;
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【探究二】在图②中,连接BD,分别交CM,CN于点E,F.求证:△CEF∽△CNM;
【探究三】把三角尺旋转到如图③所示位置,直线BD与三角尺45°角两边CM,CN分别交于点E,F,连接AC交BD于点O,求的值.
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【探究一】证明:∵△CDM绕点C逆时针旋转90°得到△CBH,∴CM=CH,∠DCM=∠BCH.∵四边形 ABCD 为正方形,∴∠DCB=90°.∵∠MCN= 45°,∴∠DCM+∠BCN=∠DCB-∠MCN=45°,∴∠BCH+∠BCN=45°,∴∠MCN=∠HCN=45°.
在△MCN和△HCN中,
∴△MCN≌△HCN(SAS),∴∠CNM=∠CNH.
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【探究二】证明:如图①,由【探究一】得∠CNM=∠CNH.∵四边形ABCD是正方形,BD是对角线,∴∠FBN=∠MCN=45°,∴△ FBN∽△MCN,∴∠BFN=∠CMN.∵∠BFN=∠CFE,∴∠CFE= ∠CMN.又∵∠FCE=∠MCN,∴△CEF∽△CNM.
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【探究三】解:∵AC,BD是正方形的对角线,∴∠CDE=180°-∠BDC=135°,∠CAN=180°-∠BAC=135°,∴∠CDE=∠CAN.∵∠MCN=∠DCA=45°,∴∠MCN-∠DCN=∠DCA-∠DCN,即∠ECD=∠NCA,∴△ECD∽△NCA,∴∠CED=∠CNA,.
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如图②,将△DMC绕点C逆时针旋转90°得到△BGC,则点G在直线AB上,∴MC=GC,∠MCG=90°,∴∠NCG=∠NCM=45°.∵CN=CN,∴△NCG≌△NCM(SAS),∴∠MNC=∠GNC.∵∠CNA=∠CEF,∴∠CNM=∠CEF.∵∠ECF=∠NCM,∴△ECF∽△NCM,∴,即.
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