专题六 半角模型、对角互补模型、旋转全等模型(手拉手模型) 2025--2026学年北师大版八年级数学下册期末复习
2026-06-18
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2份
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 初中数学北师大版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第三章 图形的平移与旋转 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 北京市,江苏省,浙江省,江西省,广东省,四川省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.43 MB |
| 发布时间 | 2026-06-18 |
| 更新时间 | 2026-06-18 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-18 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58397449.html |
| 价格 | 0.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
以三大几何模型为核心,通过定义-探究-拓展的递进式训练,系统提炼旋转构造、辅助线添加等解题方法,强化几何直观与推理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|旋转全等模型(手拉手)|5题|共顶点等腰三角形旋转证全等(SAS)|从模型定义到等边、等腰直角情境应用,递进关联全等判定|
|半角模型|3题|旋转构造全等三角形,转化线段关系|基于等腰直角背景,通过旋转将分散线段集中,构建勾股关系|
|对角互补模型|3题|角平分线+垂线/构造全等,建立线段和差关系|从90°到120°对角互补,结合角平分线性质推导线段数量关系|
内容正文:
八年级数学下册 期末复习专题六
半角模型、对角互补模型、旋转全等模型(手拉手模型)
参考答案与试题解析
类型一:旋转全等模型(手拉手模型)
1.综合实践
在学习全等三角形的知识时,数学兴趣小组发现这样一个模型:它是由两个共顶点且顶角相等的等腰三角形构成的,在相对位置变化的同时,始终存在一对全等三角形.兴趣小组成员经过研讨给出定义:如果两个等腰三角形的顶角相等,且顶角的顶点互相重合,则称此图形为“手拉手全等模型”.因为顶点相连的四条边,可以形象地看作两双手,所以通常称为“手拉手模型”,如图1,△ABC与△ADE都是等腰三角形,其中∠BAC=∠DAE,则△ABD≌△ACE(SAS).
【初步把握】如图2,△ABC与△ADE都是等腰三角形,AB=AC,AD=AE,且∠BAC=∠DAE,请直接写出图中的一对全等三角形.
【深入研究】如图3,已知△ABC,以AB、AC为边分别向外作等边△ABD和等边△ACE,BE、CD交于点Q.求∠DQB的大小,并证明:BE=CD.
【拓展延伸】如图4,在两个等腰直角△ABC和△ADE中,AB=AC,AE=AD,∠BAC=∠DAE=90°,连接BD,CE,交于点P,请判断BD和CE的关系,并说明理由.
【分析】[初步把握]根据SAS证明△BAD≌△CAE即可
[深入把握]根据SAS证明△ACD≌△AEB,再由全等的性质得到
[拓展延伸]根据SAS证明△EAC≌DAB,由全等的性质可得BD=CE,∠ACE=∠ABD,进而可证BD⊥CE
【解答】解:[初步把握]
证明:∵∠BAC=∠DAE,
∴∠BAC+∠CAD=∠DAE+∠CAD,
∴∠BAD=∠CAE,
在△BAD和△CAE中,
,
∴△BAD≌△CAE(SAS).
[深入把握]
证明:∵△ABD和△ACE都是等边三角形,
∴AB=AD,AE=AC,∠BAD=∠CAE=60°,
∴∠BAD+∠BAC=∠CAE+∠BAC.
即∠DAC=∠BAE,
在△ABE和△ADC中,
,
∴△ABE≌△ADC(SAS),
∴BE=CD;∠ADC=∠ABE.
∵∠BQD+∠ABE=∠BAD+∠ADC,
∴∠DQB=∠DAB=60°.
[拓展延伸]
解:BD=CE,BD⊥CE,理由如下:
∵∠BAC=∠DAE=90°,
∴∠BAC+∠BAE=∠DAE+∠BAE,
即∠CAE=∠BAD,
在△ABD和△ACE中,
,
∴△ABD≌△ACE(SAS),
∴BD=CE,∠ABD=∠ACE,
∵∠BPC+∠ABD=∠BAC+∠ACE,
∴∠BPC=∠BAC=90°,
∴BD⊥CE.
2.【初步感知】(1)如图1,△ABC和△ADE都是等边三角形,点D在△ABC内部,连接BD,CE.求证:CE=BD;
【类比探究】(2)如图2,当△ABC和△ADE都为等腰直角三角形时,∠BAC=∠DAE=90°且点B,D,E三点共线,求∠BEC的度数;
【综合应用】(3)△ABC为等腰直角三角形且∠BAC=90°,BC=7,在直线BC上取一点D,使得CD=3,连接AD,过A作AE⊥AD,且AE=AD,使得直线AC和ED交于F,则S△BDE= 8或50 .(请直接写出答案)
【分析】(1)利用等边三角形的边、角性质,通过角的等量代换得到∠BAD=∠CAE,再用SAS证明△BAD≌△CAE,从而推出对应边相等;
(2)由等腰直角三角形的性质得到AB=AC、AD=AE,推导出∠BAD=∠CAE,用SAS证明△BAD≌△CAE,得到∠ADB=∠AEC;结合B,D,E共线的条件,计算∠ADB的度数,进而求出∠BEC;
(3)分点D在线段BC上和BC延长线上两种情况;先证明△BAD≌△CAE,得到∠ACE=∠ABC=45°,结合∠ACB=45°推出CE⊥BC;再分别计算BD的长度,最后代入三角形面积公式求解.
【解答】(1)证明:∵△ABC和△ADE都是等边三角形,
∴∠BAC=∠DAE=60°,AB=AC,AD=AE,
∴∠BAC﹣∠DAC=∠DAE﹣∠DAC,
∴∠BAD=∠CAE,
在△BAD和△CAE中,
,
∴△BAD≌△CAE(SAS),
∴CE=BD;
(2)解:∵△ABC和△ADE都是等腰直角三角形,且∠BAC=∠DAE=90°,
∴∠ADE=∠AED=45°,AB=AC,AD=AE,
∴∠BAC﹣∠DAC=∠DAE﹣∠DAC,
∴∠BAD=∠CAE,
在△BAD和△CAE中,
,
∴△BAD≌△CAE(SAS),
∴∠ADB=∠AEC,
∵点B,D,E共线,
∴∠ADB=180°﹣∠ADE=180°﹣45°=135°,
∴∠AEC=135°,
∴∠BEC=∠AEC﹣∠AED=135°﹣45°=90°;
(3)解:S△BDE=8或50.理由如下:
分两种情况讨论:
当点D在线段BC上时,如图3,△ABC是等腰直角三角形,∠BAC=90°,连接CE,
∴AB=AC,∠ABC=∠ACB=45°,
∵AE⊥AD,AE=AD,
∴∠DAE=90°,
∴∠BAC﹣∠DAC=∠DAE﹣∠DAC,即∠BAD=∠CAE,
在△BAD和△CAE中,
,
∴△BAD≌△CAE(SAS),
∴BD=CE,∠ACE=∠ABC=45°,
∴∠BCE=∠ACB+∠ACE=45°+45°=90°,即CE⊥BC,
∵BC=7,CD=3,
∴BD=BC﹣CD=7﹣3=4,
∴CE=BD=4,
∴;
当点D在线段BC的延长线上,如图4,CD=3,连接CE,
∴BD=BC+CD=7+3=10,
同理可证△BAD≌△CAE,CE⊥BC,CE=BD=10,
∴,
综上所述,S△BDE=8或50,
故答案为:8或50.
6.【问题初探】:(1)在数学活动课上,王老师出了如下问题:如图①,在△ABC中,AC=BC,D、E分别在AC、BC上,若CD=CE,则△CDE和△CAB是顶角相等的等腰三角形,连接AE、BD,则∠AEB、∠C、∠CAE之间的数量关系是 ∠AEB=∠C+∠CAE ;AD与BE的数量关系是 AD=BE ;
【类比分析】:(2)如图②,王老师把上述两个等腰三角形转化成两个等边△CDE和△CAB,点A、D、E在同一条直线上,连接BE.试求∠AEB的度数及AD与BE的数量关系;
【拓展延伸】:(3)如图③,王老师又把上述两个等边三角形又转化为两个等腰直角△CDE和△CAB,∠ACB=∠DCE=90°,点A、D、E在同一条直线上,CM为△CDE中DE边上的高,连接BE,请猜想∠AEB的度数及线段CM、AE、BE之间的数量关系,并说明理由;
【学以致用】:(4)在(3)的条件下,若BE=4,CM=3,求四边形ABEC的面积.
【分析】(1)由AC=BC,D、E分别在AC、BC上,且CD=CE,得∠AEB=∠C+∠CAE,AC﹣CD=BC﹣CE,则AD=BE,于是得到问题的答案;
(2)由等边三角形的性质得CD=CE,AC=BC,∠ACB=∠DCE=∠CDE=∠CED=60°,则∠ACD=∠BCE=60°﹣∠BCD,可根据“SAS”证明△ACD≌△BCE,则AD=BE,∠ADC=∠BEC=180°﹣∠CDE=120°,所以∠AEB=∠BEC﹣∠CED=60°;
(3)由△CDE和△CAB都是等腰直角三角形,∠ACB=∠DCE=90°,得AC=BC,CD=CE,∠ACD=∠BCE=90°﹣∠BCD,∠CDE=∠CED=45°,所以∠ADC=135°,DE=2CM,可根据“SAS”证明△ACD≌△BCE,则∠ADC=∠BEC=135°,AD=BE,所以∠AEB=90°,AE=BE+2CM;
(4)由AE=BE+2CM,BE=4,CM=3,得AE=4+2×3=10,S四边形ABEC=S△ACE+S△ABEAE•CMAE•BE=35.
【解答】解:(1)如图①,∵AC=BC,D、E分别在AC、BC上,且CD=CE,
∴∠AEB=∠C+∠CAE,AC﹣CD=BC﹣CE,
∴AD=BE,
故答案为:∠AEB=∠C+∠CAE,AD=BE.
(2)如图②,∵△CDE和△CAB都是等边三角形,
∴CD=CE,AC=BC,∠ACB=∠DCE=∠CDE=∠CED=60°,
∴∠ACD=∠BCE=60°﹣∠BCD,
在△ACD和△BCE中,
,
∴△ACD≌△BCE(SAS),
∴AD=BE,∠ADC=∠BEC,
∵点A、D、E在同一条直线上,
∴∠ADC=∠BEC=180°﹣∠CDE=120°,
∴∠AEB=∠BEC﹣∠CED=60°,
∴∠AEB的度数是60°,AD=BE.
(3)∠AEB=90°,AE=BE+2CM,
理由:如图③,∵△CDE和△CAB都是等腰直角三角形,∠ACB=∠DCE=90°,
∴AC=BC,CD=CE,∠ACD=∠BCE=90°﹣∠BCD,∠CDE=∠CED=45°,
∵点A、D、E在同一条直线上,
∴∠ADC=180°﹣∠CDE=135°,
∵CM为△CDE中DE边上的高,
∴DM=EM,
∴DE=2CM,
在△ACD和△BCE中,
,
∴△ACD≌△BCE(SAS),
∴∠ADC=∠BEC=135°,AD=BE,
∴∠AEB=∠BEC﹣∠CED=90°,AE=AD+DE=BE+2CM.
(4)∵AE=BE+2CM,BE=4,CM=3,
∴AE=4+2×3=10,
∵CM⊥AE,∠AEB=90°,
∴S四边形ABEC=S△ACE+S△ABEAE•CMAE•BE10×310×4=35,
∴四边形ABEC的面积为35.
9.在某次数学兴趣小组活动中,小明同学遇到了如下问题:如图①,点P在等边△ABC内部,且PA=3,PC=4,∠APC=150°,求PB的长.
【思考探究】经过同学们的观察、分析、思考、交流,对上述问题形成了如下想法:将△APC绕点A按顺时针方向旋转60°,得到△AP'B连接PP',寻找PA,PB,PC三边之间的数量关系,即可求得PB的长,请写出详细的证明过程;
【理解应用】如图②,在等腰直角△ABC中,∠ACB=90°,P为△ABC内一点,∠APC=135°,判断PA,PB,PC之间的数量关系,并说明理由;
【类比迁移】如图③,小李家有一块三角形的空地ABC,其中AB=BC,∠ABC=90°,小李家位于空地旁的P点,通过测量.PA=60m,PB=20m,∠APB=45°,请直接写出线段PC的长.
【分析】【思考探究】根据提示易得等边三角形和直角三角形,继而得解;
【理解应用】通过旋转易得等腰直角三角形DCP和直角三角形APD,继而得解;
[类比迁移]通过旋转易得等腰直角三角形BPP'和直角三角形PP'C,继而得解.
【解答】解:【思考探究】由旋转可知:∠PAP'=60°,AP'=AP=3,BP'=PC=4,∠AP'B=150°,
∴△PAP'是等边三角形,
∴∠AP'P=60°,PP'=AP=3,
∴∠BP'P=∠AP'B﹣∠AP'P=90°,
∴△BP'P是直角三角形,
∴PB5;
【理解应用】AP2+2PC2=PB2,理由如下:
如图,把△BCP绕点C顺时针旋转90°得到△ACD,连接PD,
由旋转可知:∠PCD=90°,CD=CP,PB=DA,
∴△PCD是等腰直角三角形,
∴PDPC,∠CDP=∠CPD=45°,
∵∠APC=135°,
∴∠APD=∠APC﹣∠CPD=90°,
∴在Rt△APD中,AP2+DP2=AD2,即AP2+(PC)2=PB2,
∴AP2+2PC2=PB2;
【类比迁移】如图,将△PAB绕点B顺时针旋转90°,得到△P'BC,连接P'P,
由旋转可知:∠PBP'=90°,PB=P'B,PA=P'C=60,∠APB=∠CP'B=45°,
∴△PBP'是等腰直角三角形,
∴PP'PB=20,∠P'PB=∠PP'B=45°,
∴点P'在线段AP上,
∴∠PP'C=90°,
∴△PP'C是直角三角形,
∴PC20,
∴PC的长为20m.
10.在某次数学兴趣小组活动中,小明同学遇到了如下问题:如图①,点P在等边△ABC内部,且PA=3,PC=4,∠APC=150°,求PB的长.
(1)【思考探究】经过同学们的观察、分析、思考、交流,对上述问题形成了如下想法:将△APC绕点A按顺时针方向旋转60°,得到△AP′B,连接PP′,寻找PA,PB,PC三边之间的数量关系,即可求得PB的长,请写出详细的证明过程;
(2)【理解应用】如图②,在等腰直角△ABC中,∠ACB=90°,P为△ABC内一点,∠APC=135°,可判断出AP2+2PC2=PB2,请说明理由;
(3)如图③,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=1,∠ABC=30°,点O为Rt△ABC内一点,连接AO,BO,CO,且∠AOC=∠COB=∠BOA=120°,求OA+OB+OC的值.
【分析】(1)根据提示易得等边三角形和直角三角形,继而得解;
(2)将PC绕点C顺时针旋转90°得到DC,连接AD,PD,证明△ACD≌△BCP,得到相等边,然后利用勾股定理进行证明即可;
(3)将OB绕点B顺时针旋转60°得到O'B,将AB绕点B顺时针旋转60°得到A′B,连接O′A′,OO′,利用(1)的思路,得出全等的三角形和等边三角形,得出相等的角和边,最后利用勾股定理进行求解即可.
【解答】(1)解:PB=5;
证明:∵将△APC绕点A按顺时针方向旋转60°,得到△AP′B,
∴PA=P′A,∠PAP′=60°,
∴△PAP′为等边三角形,
∴PP′=PA=3,∠AP′P=60°,
∵△ABC为等边三角形,
∴AB=AC,∠BAC=60°,
∴∠BAP′=∠CAP=60°﹣∠BAP,
在△BAP′和△CAP中,
,
∴△BAP′≌△CAP(SAS),
∴BP′=CP=4,∠AP′B=∠APC=150°,
∴∠BP′P=∠AP′B﹣∠AP′P=90°,
在直角三角形BPP′中,由勾股定理得:;
(2)证明:如图②,将PC绕点C顺时针旋转90°得到DC,连接AD,PD,
∴DC=PC,∠DCP=90°,
∴∠DPC=45°,
由勾股定理得,PD2=CD2+PC2=2PC2,
∵∠ACB=90°,
∴∠ACD=∠BCP=90°﹣∠ACP,
又∵AC=BC,
∴△ACD≌△BCP(SAS),
∴AD=PB,
∵∠APC=135°,
∴∠APD=∠APC﹣∠DPC=90°,
由勾股定理得AD2=PD2+AP2=2PC2+AP2,
∴AP2+2PC2=PB2;
(3)解:如图③,将OB绕点B顺时针旋转60°得到O'B,将AB绕点B顺时针旋转60°得到A′B,连接O′A′,OO′,
同(1)可得△OBO′为等边三角形,
∴OO′=OB,∠O′OB=∠OBO′=∠OO′B=60°,
同(1)可得△ABO≌△A′BO′(SAS),
∴O′A′=OA,∠A′O′B=∠AOB=120°,∠ABO=∠A′BO′,
∴∠BOC+∠O′OB=180°,∠A′O′B+∠OO′B=180°,
∴点C,O,O′,A′在同一条直线上,
∴OA+OB+OC=O′A′+OO′+OC=A′C,
∵∠OBC+∠ABO=30°=∠OBC+∠A′BO′,
∴∠OBC+∠A′BO′+∠OBO′=90°,
∵∠C=90°,AC=1,∠ABC=30°,
∴A′B=AB=2AC=2,
由勾股定理得:BC2=AB2﹣AC2=3,
∴,
即.
11.【探索发现】
在某次数学兴趣小组活动中,小明同学遇到了如下问题:
(1)如图1,点P在等边三角形ABC内部,且PA=3,PC=4,∠APC=150°,求PB的长.
经过同学们的观察、分析、思考、交流,对上述问题形成了如下想法:将△APC绕点A按顺时针方向旋转60°,得到△AP'B,连接PP',寻找PA,PB,PC三边之间的数量关系…请参考他们的想法,完成该问题的解答过程;
【学以致用】
(2)如图2,在等腰直角三角形ABC中,∠ACB=90°,P为△ABC内一点,且PA=5,PC=2,∠BPC=135°,求PB的长.
【分析】(1)先判断出∠PP'B=∠APC=150°,PC=BP'=4,AP'=AP=3,再判断出∠AP'P=60°,P'P=AP'=3,得出∠BP'P=150°﹣60°=90°,即可得出结论;
(2)先判断出△PCD是等腰直角三角形,得出PD=PC=4,∠CDP=∠CPD=45°,进而得出∠DPB=90°,即可得出结论;
【解答】解:(1)∵将△APC绕点A按按顺时针方向旋转60°,得到△ABP',
∴△ACP≌△ABP',
∴∠PP'B=∠APC=150°,PC=BP'=4,AP'=AP=3,
∵△AP'P为等边三角形,
∴∠AP'P=60°,P'P=AP'=3,
∴∠BP'P=150°﹣60°=90°,
∴PB5;
(2)如图,把△ACP绕点C逆时针旋转90°得到△BCD.
由旋转性质可知;BD=PA=5,CD=CP=2,∠PCD=90°,
∴△PCD是等腰直角三角形,
∴PDPC=4,∠CDP=∠CPD=45°,
∵∠BPC=135°,
∴∠DPB=90°,
∴PB3.
类型二:半角模型
7.如图,在等腰直角△ABD中,∠BAD=90°,点E,F在BD上,且∠EAF=45°.求证:EF2=BE2+DF2.
下面是小明的解题过程,请补充完整.
证明:如图,以点A为旋转中心,将△ABE绕A点顺时针旋转90°,使AB和AD重合,点E的对应点为点H,连接HF.
…
【分析】由AB=AD,∠BAD=90°,得∠ADB=∠B=45°,由旋转得∠ADH=∠B=45°,∠DAH=∠BAE,AH=AE,DH=BE,求得∠HAF=∠DAH+∠DAF=∠BAE+∠DAF=45°,所以∠HAF=∠EAF,可证明△HAF≌△EAF,得HF=EF,而∠FDH=∠ADH+∠ADB=90°,所以HF2=DH2+DF2,则EF2=BE2+DF2.
【解答】证明:如图,以点A为旋转中心,将△ABE绕A点顺时针旋转90°,使AB和AD重合,点E的对应点为点H,连接HF,
∵AB=AD,∠BAD=90°,
∴∠ADB=∠B=45°,
由旋转得∠ADH=∠B=45°,∠DAH=∠BAE,AH=AE,DH=BE,
∵∠EAF=45°,
∴∠HAF=∠DAH+∠DAF=∠BAE+∠DAF=90°﹣∠EAF=90°﹣45°=45°,
∴∠HAF=∠EAF,
在△HAF和△EAF中,
,
∴△HAF≌△EAF(SAS),
∴HF=EF,
∵∠FDH=∠ADH+∠ADB=45°+45°=90°,
∴HF2=DH2+DF2,
∴EF2=BE2+DF2.
5.我们可以通过类比联想,引申拓展研究典型题目,可达到解一题知一类题的目的,下面是一个题目案例.
原题:如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B=∠D=∠BAD=90°,点E、F分别在边BC、CD上,∠EAF=45°,连接EF.
求证:EF=BE+DF.
【思路梳理】如图1,延长CD至点G,使DG=BE,连接AG,通过△ABE≌△ADG及△AEF≌△AGF,可证EF=BE+DF;
【类比联想】
(1)如图2,在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=90°,点E、F分别在边BC、CD上,∠EAF=45°.若∠B+∠D=180°,试判断EF=BE+DF是否成立,并说明理由;
(2)如图3,在△ABD中,∠BAD=90°,AB=AD,点M、N在边BD上,且∠MAN=45°,猜想BM、MN、ND应满足的等量关系,并写出推理过程;
【引申拓展】
(3)在等腰直角△ABC中,点P在斜边AB上,请直接写出CP、AP、BP所满足的数量关系.
【分析】(1)延长FD至点G使DG=BE,证明△ABE≌△ADG,再证明∠BAE=∠DAG,AE=AG,从而证明△EAF≌△GAF,继而证明EF=FG,结合DG=BE即可得到答案;
(2)△AND绕点A逆时针旋转90°至△AFB,可使AB和AD重合,连接MF,证明△FAM≌△NAM,继而得到MF=MN,∠FBM=90°,再根据勾股定理即可解决问题;
(3)过点C作CQ⊥AB于点Q,根据三线合一和斜边上的中线等于斜边的一半得到,根据点P在斜边AB上,得到,根据勾股定理得到CP2=CQ2+PQ2,再代入即可得解.
【解答】解:(1)EF=BE+DF成立;理由如下:
延长FD至点G使DG=BE,如图2,
∵∠B+∠ADF=180°,∠ADG+∠ADF=180°,
∴∠B=∠ADG,
在△ABE和△ADG中,
,
∴△ABE≌△ADG(SAS),
∴∠BAE=∠DAG,AE=AG,
∵∠BAD=90°,∠EAF=45°,
∴∠BAE+∠DAF=45°,
∴∠DAG+∠DAF=45°,
∴∠FAG=45°,
∴∠EAF=∠GAF,
在△EAF和△GAF中,
,
∴△EAF≌△GAF(SAS),
∴EF=FG,
∵FG=FD+DG,
又∵DG=BE,
∴FG=FD+BE
∴EF=BE+DF;
(2)MN2=BM2+ND2;理由如下:
把△AND绕点A逆时针旋转90°至△AFB,可使AB和AD重合,连接MF.如图3,
∴△AFB≌△AND,
∴AF=AN,∠FBA=∠NDA,∠FAB=∠NAD,BF=ND,
∵∠BAD=90°,∠MAN=45°,
∴∠BAM+∠NAD=45°,
∴∠BAM+∠FAB=45°,
∴∠FAM=45°,
∴∠MAN=∠FAM,
在△FAM和△NAM中,
,
∴△FAM≌△NAM(SAS),
∴MF=MN,
∵∠ABD+∠D=90°,
∴∠ABD+∠FBA=90°,
∴∠FBM=90°,
∴MF2=BM2+BF2,
∴MN2=BM2+ND2;
(3)AP2+BP2=2CP2;理由如下:
过点C作CQ⊥AB于点Q,如图4,
在等腰直角△ABC中,AC=BC,∠ACB=90°,
∴,
∵点P在斜边AB上,
∴,
∴,
即AP2+BP2=2CP2.
8.如图1,四边形ABCD是正方形,E,F分别在边BC和CD上,且∠EAF=45°(此时),我们把这种模型称为“半角模型”;小明为了解决线段EF,BE,DF之间的关系,将△ADF绕点A顺时针旋转90°后(如图2)解决了这个问题.
(1)写出线段EF,BE,DF之间的数量关系,并说明理由.
(2)如图3,等腰Rt△ABD中,∠BAD=90°,AB=AD,点E,F在边BD上,且∠EAF=45°,请写出EF,BE,DF之间的数量关系,并说明理由.
【分析】(1)证明△AFE≌△AGE即可得线段EF,BE,DF之间的数量关系;
(2)将△ADF绕点A顺时针旋转90°得到△ABG,连接EG,则∠GBE=90°,则由勾股定理得GE2=BE2+DF2;证明△AFE≌△AGE,得EF=GE,即可得线段EF,BE,DF之间的数量关系.
【解答】解:(1)EF=BE+DF;理由如下:
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=AD,∠D=∠ABE=∠DAB=90°;
∵△ADF绕点A顺时针旋转90°后得到△ABG,
∴AF=AG,BG=DF,∠ABG=∠D=90°,∠DAF=∠GAB;
∴∠ABG+∠ABE=180°,
即点G在EB的延长线上;
∵∠EAF=45°,∠DAB=90°,
∴∠BAE+∠DAF=45°,
∴∠BAE+∠GAB=45°,
即∠EAF=∠GAE=45°;
∵AF=AG,AE=AE,
∴△AFE≌△AGE(SAS),
∴EF=GE=GB+BE,
即EF=BE+DF;
故线段EF,BE,DF之间的数量关系为:EF=BE+DF;
(2)EF2=BE2+DF2;理由如下:
∵∠BAD=90°,AB=AD,
∴∠ABE=∠D=45°;
把△ADF绕点A顺时针旋转90°后得到△ABG,如图,
则AF=AG,BG=DF,∠ABG=∠D=45°,∠DAF=∠GAB;
∴∠ABG+∠ABE=45°+45°=90°,
即∠GBE=90°,
∴GE2=BE2+BG2=BE2+DF2;
∵∠EAF=45°,∠DAB=90°,
∴∠BAE+∠DAF=45°,
∴∠BAE+∠GAB=45°,
即∠EAF=∠GAE=45°;
∵AF=AG,AE=AE,
∴△AFE≌△AGE(SAS),
∴EF=GE,
∴EF2=BE2+DF2.
类型三:对角互补模型
3.【方法探索】
(1)如图1,已知OC平分∠AOB,点D,E分别在边OA,OB上,∠AOB=120°,∠DCE=60°.小明为了证明OD+OE=OC,用了如下两种方法:
构图方法
小明得到下列结论
你认为正确的结论是(写序号)
如图2,在OB上取点F,使OF=OC,连接CF.
①∠DCO=∠ECF;
②△COD≌△CFE;
③OE=2EF.
Ⅰ. ①②
如图3,过点C分别作边OA,OB的垂线,垂足分别记为M,N
①CD平分∠MCO;
②∠MCD=∠ECN;
③△CMD≌△CNE.
Ⅱ. ②③
【类比探究】
(2)如图4,已知∠AOB=∠DCE=90°,OC平分∠AOB.
①当点D,E分别在边OA,OB上时,请你证明:OD+OEOC.
②当点D,E分别在OA,OB所在的直线上,∠DCO>90°,且OD=5,OE时,请你画出图形并求出CD的长.
【分析】(1)Ⅰ.先证明△CFE为等边三角形,可得∠COD=∠CFE=60°=∠OCF,CF=OC从而得到∠DCO=60°﹣∠OCE=∠ECF,在证明△COD≌△CFE;
Ⅱ.利用角平分线性质定理可得CN=CM,根据角的和差可得出∠CDM=∠CEO,即可证明△CMD≌△CNE(AAS),从而证明∠MCD=∠ECN.
(2)①作CF⊥OC交OB于点F,根据角的和差可得出∠1=∠2,由OC平分∠AOB,可得∠6=90°﹣45°=45°=∠5=∠4,等角对等边可得CO=CF,即可证明△CDO≌△CEF(ASA),OD=FE,由勾股定理可得:,即可得出.
②画出图后,证得△DMC≌△ENC,CM=x,则OM=ON=x,故,,求解得x即可得,,由勾股定理得CD的值.
【解答】(1)证明:Ⅰ.∵∠AOB=120°,OC平分∠AOB,
∴∠COD=∠COE=60°,
又∵OF=OC,
∴△CFE为等边三角形,
∴∠COD=∠CFE=60°=∠OCF,CF=OC,
∵∠DCE=60°,
∴∠DCO=60°﹣∠OCE=∠ECF,
又∵CF=OC,∠COD=∠CFE,
在△COD和△CFE中,
,
∴△COD≌△CFE(ASA),
故答案为:①②;
Ⅱ.∵OC平分∠AOB,CM⊥OA,CN⊥OB,
∴CN=CM,
∵∠AOB=120°,∠DCE=60°,
∴∠CEO+∠CDO=180°,
又∵∠CDM+∠CDO=180°,
∴∠CDM=∠CEO,
在△CMD和△CNE中,
,
∴△CMD≌△CNE(AAS),
∴∠MCD=∠ECN,
故答案为:②③;
(2)①证明:如图4,作CF⊥OC交OB于点F,
∴∠AOB=∠DCE=∠OCF=90°,
∴∠1+∠3=∠2+∠3=90°,
∴∠1=∠2.
又∵OC平分∠AOB,
∴∠4=∠5=45°,
∴∠6=90°﹣45°=45°=∠5=∠4,
∴CO=CF.
∵∠1=∠2,CO=CF,∠4=∠6,
∴△CDO≌△CEF(ASA),
∴OD=FE,
由勾股定理可得:OC2+CF2=2OC2=OF2,
即,
∴.
②解:如图2,
同理可得:△DMC≌△ENC(ASA),
设CM=x,则OM=ON=x,
∴,
∴,
解得,
即,.
在Rt△DMC中,由勾股定理得.
4.如图,已知∠DCE与∠AOB,OC平分∠AOB.
(1)如图1,∠DCE与∠AOB的两边分别相交于点D、E,∠AOB=∠DCE=90°,试判断线段CD与CE的数量关系,并说明理由.
以下是小宇同学给出的正确的解法:
解:CD=CE.
理由如下:如图1,过点C作CF⊥OC,交OB于点F,则∠OCF=90°,⋯
请你根据小宇同学的证明思路,写出该证明的剩余部分.
(2)若∠AOB=120°,∠DCE=60°.
①如图3,∠DCE与∠AOB的两边分别相交于点D、E时,写出线段OD、OE、OC的数量关系 OE+OD=OC ;
②如图4,∠DCE的一边与AO的延长线相交时,写出线段OD、OE、OC的数量关系 OE﹣OD=OC ;若OD:OC=2:5,△OCD的面积为a,则△OCE的面积= (用含a的代数式表示).
【分析】(1)由“ASA”可证△CDO≌△CEF,可得CD=CE;
(2)①过点C作CM⊥OA,CN⊥OB,垂足分别为M,N,由角平分线的性质可得CM=CN,由“AAS”可证△CMD≌△CNE,可得CD=CE,DM=EN,由直角三角形的性质和线段和差关系可得ON=OMOC,可得OC=OE+OD;
②如图4,过点C作CM⊥OA,CN⊥OB,垂足分别为M,N,方法同上;如图5,过点C作CM⊥OA,CN⊥OB,垂足分别为M,N,方法同上.由三角形面积公式可求出答案.
【解答】解:(1)∵OC平分∠AOB,
∴∠AOC=∠BOC=45°,且∠OCF=90°,
∴∠OFC=45°=∠BOC,
∴OC=FC,
∵∠DCE=∠OCF=90°,
∴∠DCO=∠ECF,且CO=CF,∠AOC=∠CFE=45°,
∴△CDO≌△CEF(ASA),
∴CD=CE;
(2)①如图3,过点C作CM⊥OA,CN⊥OB,垂足分别为M,N,
∴∠CMD=∠CNE=90°,
又∵OC平分∠AOB,
∴CM=CN,∠AOC=∠BOC=60°,
在四边形ODCE中,∠AOB+∠DCE+∠CDO+∠CEO=360°,
又∵∠AOB+∠DCE=60°+120°=180°,
∴∠CDO+∠CEO=180°,
又∵∠CEO+∠CEN=180°,
∴∠CDO=∠CEN,且CM=CN,∠CMD=∠CNE,
∴△CMD≌△CNE(AAS),
∴CD=CE,DM=EN.
∴OE+OD=OE+OM+DM=OE+OM+EN=ON+OM.
∵∠AOC=60°,CM⊥AO,
∴∠MCO=30°,
∴OMOC,同理可得ONOC,
∴OE+ODOC=OC.
故答案为:OE+OD=OC;
②在图4中,(1)中的结论成立,OE﹣OD=OC,
如图4,过点C作CM⊥OA,CN⊥OB,垂足分别为M,N,
∴∠CMD=∠CNE=90°,
又∵OC平分∠AOB,
∴CM=CN,∠AOC=∠BOC=60°,
∵∠COE+∠CEO+∠DCE+∠OCD=180°,
∴∠OCD+∠CEO=60°,
∵∠AOC=∠CDO+∠OCD=60°,
∴∠CDO=∠CEN,且CM=CN,∠CMD=∠CNE,
∴△CMD≌△CNE(AAS),
∴CD=CE,DM=EN.
∴OE﹣OD=ON+NE﹣(MD﹣OM)=ON+OM.
∵∠AOC=60°,CM⊥AO,
∴∠MCO=30°,
∴OMOC,同理可得ONOC,
∴OE﹣OD=ON+OM=OC;
∵OD:OC=2:5,
设OD=2x,OC=5x,
∴OE=OC+OD=7x,
∵CM=CN,,,
∴,
∵△OCD的面积为a,
∴△OCE的面积为a.
故答案为:OE﹣OD=OC;a.
12.央视科教频道播放的《被数学选中的人》节目中说到,“数学区别于其它学科最主要的特征是抽象与推理”.几何学习尤其需要我们从复杂的问题中进行抽象,形成一些基本几何模型,用类比等方法,进行再探究、推理,以解决新的问题.
【问题初探】
(1)在数学课上,王老师给出如下问题:如图1,∠AOB=∠DCE=90°,OC平分∠AOB,求证:CD=CE.如图2,小楠同学尝试构造“手拉手”模型,给出一种解题思路:过C作CF⊥OC,交OB于点F,以此来证明阴影部分的三角形全等,得到CD=CE.请你参考小楠的解题思路写出证明过程.
【类比分析】
(2)王老师将图1进行变换并提出了下面问题,请你解答:如图3,∠AOB=2∠DCE=120°,OC平分∠AOB,求证:CD=CE.(提示:过点C作OA,OB的垂线,构建“手拉手模型”)
【学以致用】
(3)如图4,在△ABC中,AB=AC,∠A=60°D是BC边的中点,∠EDF=120°,BE=3,CF=1,DE与AB边相交于点E,DF与AC边相交于点F.请直接写出线段BC的值: 8 .
【分析】(1)利用ASA证明△OCD≌△FCE,得出CD=CE即可;
(2)过点C作CM⊥OA,CN⊥OB,垂足分别为M,N,由角平分线的性质可得CM=CN,由“AAS”可证△CMD≌△CNE,可得CD=CE;
(3)取AB中点G,连接DG,根据ASA证△DCF≌△DGE,得EG=FC,即可得BG=4,从而可得BC=8.
【解答】(1)证明:∵OC平分∠AOB,
∴∠AOC=∠BOC∠AOB=45°,
∵CF⊥OC,
∴∠OCF=90°,
∴∠CFO=90°﹣45°=45°,
∴∠CFE=∠COF=∠DOC=45°,
∴CO=CF,
∵∠OCD+∠OCE=∠OCE+∠ECF=90°,
∴∠OCD=∠ECF,
∴△OCD≌△FCE(ASA),
∴CD=CE;
(2)过点C作CM⊥OA,CN⊥OB,垂足分别为M,N,如图,
∴∠CMD=∠CNE=90°,
又∵OC平分∠AOB,∠AOB=2∠DCE=120°,
∴CM=CN,∠AOC=∠BOC=60°,
在四边形ODCE中,∠AOB+∠DCE+∠CDO+∠CEO=360°,
∵∠AOB+∠DCE=60°+120°=180°,
∴∠CDO+∠CEO=180°,
∵∠CEO+∠CEN=180°,
∴∠CDO=∠CEN,
且CM=CN,∠CMD=∠CNE,
∴△CMD≌△CNE(AAS),
∴CD=CE;
(3)取AB中点G,连接DG,如图,
∵AB=AC,∠A=60°,
∴△ABC是等边三角形,
∴AB=BC=AC,∠A=∠B=∠C=60°,
∵点D、G分别是BC、AB边上的中点,
∴BGABBC=BD,
又∠B=60°,
∴△BDG是等边三角形,
∴∠BGD=∠BDG=∠C=60°,DG=BD=CD,
∵∠EDF=120°,
∴∠EDG+∠GDF=∠GDF+∠FDC=120°,
∴∠EDG=∠FDC,
∴△EDG≌△FDC(ASA),
∴EG=FC,
∴BG=EG+BE=FC+BE=1+3=4,即AB=4,
∴AB=8,
∴BC=8.
故答案为:8.
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八年级数学下册 期末复习专题六
半角模型、对角互补模型、旋转全等模型(手拉手模型)
类型一:旋转全等模型(手拉手模型)
1.综合实践
在学习全等三角形的知识时,数学兴趣小组发现这样一个模型:它是由两个共顶点且顶角相等的等腰三角形构成的,在相对位置变化的同时,始终存在一对全等三角形.兴趣小组成员经过研讨给出定义:如果两个等腰三角形的顶角相等,且顶角的顶点互相重合,则称此图形为“手拉手全等模型”.因为顶点相连的四条边,可以形象地看作两双手,所以通常称为“手拉手模型”,如图1,△ABC与△ADE都是等腰三角形,其中∠BAC=∠DAE,则△ABD≌△ACE(SAS).
【初步把握】如图2,△ABC与△ADE都是等腰三角形,AB=AC,AD=AE,且∠BAC=∠DAE,请直接写出图中的一对全等三角形.
【深入研究】如图3,已知△ABC,以AB、AC为边分别向外作等边△ABD和等边△ACE,BE、CD交于点Q.求∠DQB的大小,并证明:BE=CD.
【拓展延伸】如图4,在两个等腰直角△ABC和△ADE中,AB=AC,AE=AD,∠BAC=∠DAE=90°,连接BD,CE,交于点P,请判断BD和CE的关系,并说明理由.
2.【初步感知】(1)如图1,△ABC和△ADE都是等边三角形,点D在△ABC内部,连接BD,CE.求证:CE=BD;
【类比探究】(2)如图2,当△ABC和△ADE都为等腰直角三角形时,∠BAC=∠DAE=90°且点B,D,E三点共线,求∠BEC的度数;
【综合应用】(3)△ABC为等腰直角三角形且∠BAC=90°,BC=7,在直线BC上取一点D,使得CD=3,连接AD,过A作AE⊥AD,且AE=AD,使得直线AC和ED交于F,则S△BDE= .(请直接写出答案)
3.【问题初探】:(1)在数学活动课上,王老师出了如下问题:如图①,在△ABC中,AC=BC,D、E分别在AC、BC上,若CD=CE,则△CDE和△CAB是顶角相等的等腰三角形,连接AE、BD,则∠AEB、∠C、∠CAE之间的数量关系是 ;AD与BE的数量关系是 ;
【类比分析】:(2)如图②,王老师把上述两个等腰三角形转化成两个等边△CDE和△CAB,点A、D、E在同一条直线上,连接BE.试求∠AEB的度数及AD与BE的数量关系;
【拓展延伸】:(3)如图③,王老师又把上述两个等边三角形又转化为两个等腰直角△CDE和△CAB,∠ACB=∠DCE=90°,点A、D、E在同一条直线上,CM为△CDE中DE边上的高,连接BE,请猜想∠AEB的度数及线段CM、AE、BE之间的数量关系,并说明理由;
【学以致用】:(4)在(3)的条件下,若BE=4,CM=3,求四边形ABEC的面积.
4.在某次数学兴趣小组活动中,小明同学遇到了如下问题:如图①,点P在等边△ABC内部,且PA=3,PC=4,∠APC=150°,求PB的长.
【思考探究】经过同学们的观察、分析、思考、交流,对上述问题形成了如下想法:将△APC绕点A按顺时针方向旋转60°,得到△AP'B连接PP',寻找PA,PB,PC三边之间的数量关系,即可求得PB的长,请写出详细的证明过程;
【理解应用】如图②,在等腰直角△ABC中,∠ACB=90°,P为△ABC内一点,∠APC=135°,判断PA,PB,PC之间的数量关系,并说明理由;
【类比迁移】如图③,小李家有一块三角形的空地ABC,其中AB=BC,∠ABC=90°,小李家位于空地旁的P点,通过测量.PA=60m,PB=20m,∠APB=45°,请直接写出线段PC的长.
5.在某次数学兴趣小组活动中,小明同学遇到了如下问题:如图①,点P在等边△ABC内部,且PA=3,PC=4,∠APC=150°,求PB的长.
(1)【思考探究】经过同学们的观察、分析、思考、交流,对上述问题形成了如下想法:将△APC绕点A按顺时针方向旋转60°,得到△AP′B,连接PP′,寻找PA,PB,PC三边之间的数量关系,即可求得PB的长,请写出详细的证明过程;
(2)【理解应用】如图②,在等腰直角△ABC中,∠ACB=90°,P为△ABC内一点,∠APC=135°,可判断出AP2+2PC2=PB2,请说明理由;
(3)如图③,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=1,∠ABC=30°,点O为Rt△ABC内一点,连接AO,BO,CO,且∠AOC=∠COB=∠BOA=120°,求OA+OB+OC的值.
6.【探索发现】
在某次数学兴趣小组活动中,小明同学遇到了如下问题:
(1)如图1,点P在等边三角形ABC内部,且PA=3,PC=4,∠APC=150°,求PB的长.
经过同学们的观察、分析、思考、交流,对上述问题形成了如下想法:将△APC绕点A按顺时针方向旋转60°,得到△AP'B,连接PP',寻找PA,PB,PC三边之间的数量关系…请参考他们的想法,完成该问题的解答过程;
【学以致用】
(2)如图2,在等腰直角三角形ABC中,∠ACB=90°,P为△ABC内一点,且PA=5,PC=2,∠BPC=135°,求PB的长.
类型二:半角模型
7.如图,在等腰直角△ABD中,∠BAD=90°,点E,F在BD上,且∠EAF=45°.求证:EF2=BE2+DF2.
下面是小明的解题过程,请补充完整.
证明:如图,以点A为旋转中心,将△ABE绕A点顺时针旋转90°,使AB和AD重合,点E的对应点为点H,连接HF.
…
8.我们可以通过类比联想,引申拓展研究典型题目,可达到解一题知一类题的目的,下面是一个题目案例.
原题:如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B=∠D=∠BAD=90°,点E、F分别在边BC、CD上,∠EAF=45°,连接EF.
求证:EF=BE+DF.
【思路梳理】如图1,延长CD至点G,使DG=BE,连接AG,通过△ABE≌△ADG及△AEF≌△AGF,可证EF=BE+DF;
【类比联想】
(1)如图2,在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=90°,点E、F分别在边BC、CD上,∠EAF=45°.若∠B+∠D=180°,试判断EF=BE+DF是否成立,并说明理由;
(2)如图3,在△ABD中,∠BAD=90°,AB=AD,点M、N在边BD上,且∠MAN=45°,猜想BM、MN、ND应满足的等量关系,并写出推理过程;
【引申拓展】
(3)在等腰直角△ABC中,点P在斜边AB上,请直接写出CP、AP、BP所满足的数量关系.
9.如图1,四边形ABCD是正方形,E,F分别在边BC和CD上,且∠EAF=45°(此时),我们把这种模型称为“半角模型”;小明为了解决线段EF,BE,DF之间的关系,将△ADF绕点A顺时针旋转90°后(如图2)解决了这个问题.
(1)写出线段EF,BE,DF之间的数量关系,并说明理由.
(2)如图3,等腰Rt△ABD中,∠BAD=90°,AB=AD,点E,F在边BD上,且∠EAF=45°,请写出EF,BE,DF之间的数量关系,并说明理由.
类型三:对角互补模型
10.【方法探索】
(1)如图1,已知OC平分∠AOB,点D,E分别在边OA,OB上,∠AOB=120°,∠DCE=60°.小明为了证明OD+OE=OC,用了如下两种方法:
构图方法
小明得到下列结论
你认为正确的结论是(写序号)
如图2,在OB上取点F,使OF=OC,连接CF.
①∠DCO=∠ECF;
②△COD≌△CFE;
③OE=2EF.
Ⅰ.
如图3,过点C分别作边OA,OB的垂线,垂足分别记为M,N
①CD平分∠MCO;
②∠MCD=∠ECN;
③△CMD≌△CNE.
Ⅱ.
【类比探究】
(2)如图4,已知∠AOB=∠DCE=90°,OC平分∠AOB.
①当点D,E分别在边OA,OB上时,请你证明:OD+OEOC.
②当点D,E分别在OA,OB所在的直线上,∠DCO>90°,且OD=5,OE时,请你画出图形并求出CD的长.
11.如图,已知∠DCE与∠AOB,OC平分∠AOB.
(1)如图1,∠DCE与∠AOB的两边分别相交于点D、E,∠AOB=∠DCE=90°,试判断线段CD与CE的数量关系,并说明理由.
以下是小宇同学给出的正确的解法:
解:CD=CE.
理由如下:如图1,过点C作CF⊥OC,交OB于点F,则∠OCF=90°,⋯
请你根据小宇同学的证明思路,写出该证明的剩余部分.
(2)若∠AOB=120°,∠DCE=60°.
①如图3,∠DCE与∠AOB的两边分别相交于点D、E时,写出线段OD、OE、OC的数量关系 ;
②如图4,∠DCE的一边与AO的延长线相交时,写出线段OD、OE、OC的数量关系 ;若OD:OC=2:5,△OCD的面积为a,则△OCE的面积= (用含a的代数式表示).
12.央视科教频道播放的《被数学选中的人》节目中说到,“数学区别于其它学科最主要的特征是抽象与推理”.几何学习尤其需要我们从复杂的问题中进行抽象,形成一些基本几何模型,用类比等方法,进行再探究、推理,以解决新的问题.
【问题初探】
(1)在数学课上,王老师给出如下问题:如图1,∠AOB=∠DCE=90°,OC平分∠AOB,求证:CD=CE.如图2,小楠同学尝试构造“手拉手”模型,给出一种解题思路:过C作CF⊥OC,交OB于点F,以此来证明阴影部分的三角形全等,得到CD=CE.请你参考小楠的解题思路写出证明过程.
【类比分析】
(2)王老师将图1进行变换并提出了下面问题,请你解答:如图3,∠AOB=2∠DCE=120°,OC平分∠AOB,求证:CD=CE.(提示:过点C作OA,OB的垂线,构建“手拉手模型”)
【学以致用】
(3)如图4,在△ABC中,AB=AC,∠A=60°D是BC边的中点,∠EDF=120°,BE=3,CF=1,DE与AB边相交于点E,DF与AC边相交于点F.请直接写出线段BC的值: .;邮箱:1143514030@qq.com;学号:3816414
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