内容正文:
五 与三角形有关的综合与实践问题
类型1 表格中的综合与实践
【例1】 根据引入概念,理解应用概念。
经历数学概念的学习过程
引入
概念
概念1
如果一个三角形的三个角分别与另一个三角形的三个角相等,那么称这两个三角形互为“等角三角形”。
概念2
连结不等边三角形的一个顶点和它对边上一点的线段,将不等边三角形分成两个小三角形,若一个小三角形为等腰三角形,另一个小三角形与原来三角形互为“等角三角形”,我们把这条线段叫作这个三角形的“等角分割线”。
问题解决
理解
概念
任务1
(1)如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CD⊥AB,写出图中两对“等角三角形”。
① △ACD与△CBD ;② △ABC与△ACD(答案不唯一) 。
任务2
(2)如图2,在△ABC中,CD为角平分线,∠A=40°,∠B=60°。
证明CD是△ABC的“等角分割线”。
解:任务1:(1)因为CD⊥AB,
所以∠ADC=∠CDB=90°,
所以∠B+∠BCD=90°。
因为∠ACB=90°,
所以∠BCD+∠ACD=90°,
所以∠B=∠ACD,
所以△ACD与△CBD互为“等角三角形”,△ABC与△ACD互为“等角三角形”,△CBD与△ABC互为“等角三角形”,写出两对即可。
故答案为①△ACD与△CBD;②△ABC与△ACD(答案不唯一)。
任务2:(2)证明:因为∠A=40°,∠B=60°,
所以∠ACB=180°-∠A-∠B=80°。
因为CD为角平分线,
所以∠ACD=∠BCD=40°,
所以∠ACD=∠A,
所以CD=AD,
所以△ACD是等腰三角形。
因为∠ADC=180°-∠A-∠ACD=180°-40°-40°=100°,
所以∠BDC=180°-100°=80°,
所以∠BDC=∠ACB,∠B=∠B,
所以△ABC与△CBD是“等角三角形”,
所以CD为△ABC的“等角分割线”。
【变式】 某学习小组参照教材上的材料进行勾股定理的项目式探究,并制表如下:
利用剪拼法证明勾股定理
背景
意大利著名画家达•芬奇证明勾股定理的剪拼法。
步骤
①在纸片上绘制两个边长分别为a,b的正方形
②将左右两部分剪开
③将右侧部分翻折,并平移
④左右两部分拼接在一起
说明:①中大小正方形公共顶点的邻边分别在一条直线上;步骤①中多边形的面积为S1,步骤④中多边形的面积为S2。
问题解决
任务
(1)请用含a,b,c的代数式分别表示S1,S2。
解:S1=a2+b2+2×ab=a2+b2+ab,
S2=c2+2×ab=c2+ab。
(2)请利用等积法证明勾股定理。
解:由S1=S2得a2+b2+ab=c2+ab,
所以a2+b2=c2。
类型2 探究类的综合与实践
【例2】 【问题情境】如图,在△ABC中,AB=BC,∠ABC>90°,CD与直线AB垂直,垂足为D,∠BCD的平分线CE交BD于点E,点H在线段AC上,HE的延长线与CD的延长线相交于点F。
【探索求证】(1)求证:∠ACE=45°。
【深入探究】(2)若FH⊥AC,请判断CF与AE有怎样的数量关系,并说明理由。
解:(1)证明:因为AB=BC,
所以∠A=∠ACB。
因为CE平分∠BCD,
所以∠BCE=∠DCE。
因为CD⊥直线AB,
所以∠ADC=90°,
所以∠A+∠ACB+∠BCE+∠DCE=90°,
即2(∠ACB+∠BCE)=90°,
所以∠ACB+∠BCE=45°,
即∠ACE=45°。
(2)CF=AE,理由:
因为FH⊥AC,所以∠EHC=90°。
又因为∠ACE=45°,
所以∠HEC=45°,
所以△EHC为等腰直角三角形,
所以EH=CH。
因为FH⊥AC,所以∠EHA=∠EHC=90°,
所以∠F+∠ACD=90°。
因为∠ADC=90°,
所以∠A+∠ACD=90°,
所以∠A=∠F,
所以△AEH≌△FCH(AAS),
所以CF=AE。
【变式】 【数学知识】等腰三角形的“三线合一”性质非常重要。如图1,在△ABC中,AB=AC,AD是中线,若∠C=58°,则∠BAD的度数为 32° 。
【数学应用】如图2,在△ABC和△AEF中,AB=AC,AE=AF,AD,AG分别为△ABC和△AEF的中线,若∠BAF=110°,∠CAE=24°,求∠DAG的度数。
【拓展】如图3,在△ABC和△ABE中,AB=AC,AB=AE,AD,AF分别为△ABC和△ABE的中线,AD与BE交于点O,若∠AOF=69°,则∠CAE的度数为 42° 。
解:【数学知识】因为AB=AC,AD是中线,∠C=58°,
所以∠B=∠C=58°,AD⊥BC,
所以∠B+∠BAD=90°,
所以∠BAD=32°,
故答案为32°。
【数学应用】因为AB=AC,AE=AF,AD,AG分别为△ABC和△AEF的中线,
所以∠DAC=∠BAC,∠EAG=∠EAF,
所以∠DAG=∠DAC+∠CAE+∠EAG=∠BAC+∠CAE+∠EAF=∠BAF+∠CAE。
因为∠BAF=110°,∠CAE=24°,
所以∠DAG=55°+12°=67°。
【拓展】因为AB=AC,AB=AE,AD,AF分别为△ABC和△ABE的中线,
所以AF⊥BE,∠BAF=∠BAE,∠BAD=∠BAC,
所以∠AOF+∠OAF=90°。
因为∠AOF=69°,
所以∠OAF=21°,
所以∠BAF-∠BAD=∠BAE-∠BAC=21°,
所以∠BAE-∠BAC=42°,
所以∠CAE=∠BAE-∠BAC=42°。
故答案为42°。
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