北京初三數(shù)學(xué):三角形(十三)
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全等三角形中還有一類所謂的手拉手模型。
之前講過套路的作用,事實(shí)上,手拉手模型還真的是個(gè)不錯(cuò)的套路——因?yàn)檫@種模型的使用條件非常的明確,基本不會出現(xiàn)搞混的情況。
在幾何學(xué)中,我們把保持圖形大小、形狀不變的變換稱為剛體運(yùn)動(dòng)。既然保持圖形的大小、形狀不變,也就是說一個(gè)圖形做完剛體運(yùn)動(dòng)之后,得到新的圖形和原來圖形是全等的。
很容易想到的是:鏡面對稱、平移、旋轉(zhuǎn)這都是常見的剛體運(yùn)動(dòng)。而手拉手模型就是基于旋轉(zhuǎn)得到的全等,這種模型的辨識度非常高:一般來說,有共同頂點(diǎn)的若干個(gè)正三角形、等腰直角三角形、正方形出現(xiàn),基本就沒跑了。
為什么呢?回憶一下全等的判定方法:SAS,AAS,ASA,SSS四種。而如果以上三種圖形出現(xiàn),SAS必然是跑不了的。
從上圖不難看出,等腰直角三角形和正方形之間的緊密聯(lián)系,因此可以把這兩種情況同等對待。
那么像這樣的手拉手模型,除了全等以外我們還能得到什么結(jié)論呢?其實(shí)全等是從靜態(tài)的角度來看待問題,我們?nèi)绻麖膭?dòng)態(tài)的角度來看這個(gè)模型,可以看出這兩個(gè)全等三角形實(shí)際上可以看成是一個(gè)三角形繞著公共頂點(diǎn)旋轉(zhuǎn)得到的——換句話說,每一組對應(yīng)邊所夾的角度應(yīng)該都是相等的。
我們可以把小正方形(等腰直角三角形)或小正三角形作一個(gè)旋轉(zhuǎn),你會發(fā)現(xiàn)無論到哪個(gè)位置,這一對全等是跑不掉的。
我不反對用套路,我只是反對搞不清楚條件就盲目地使用套路。但是像手拉手模型這樣有很明確的特征的,就可以比較放心地使用。
我們首先來看一個(gè)經(jīng)典的例子,經(jīng)典到講手拉手模型繞不開這個(gè)題:
已知△ABC和△CDE都是正三角形,AD交CE于N,交BE于F,BE交AC于M,求證:
△ACD全等于△BCE;
∠AFB=60°;
∠BMC+∠DNC=180°;
MN∥BD;
△MNC是正三角形。
第一問當(dāng)然非常簡單,CE=CD,BC=AC,∠ACD=∠BCE=120°,這就證明完了。
事實(shí)上,圖中還有幾對全等三角形,作為練習(xí)留給讀者。
第二問,事實(shí)上正如前面所講,△EBC和△DAC可以看成由其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)60°所得到,因此∠AFB必然為60°。不過這樣寫的話,中考中往往不被認(rèn)可,所以我們還是需要通過角度的轉(zhuǎn)換來得到。
利用第一問 中的結(jié)論,我們馬上知道∠EBC=∠DAC,而∠AMF和∠BMC是對頂角,因此∠AFM=∠ACB=60°。
第三問,證明兩角之和為180°,換句話說我們只要證明∠EMC=∠DNC即可。繼續(xù)由第一問知,∠MEC=∠ADC,∠ECM=∠ECD=60°,由三角形內(nèi)角和定理知,∠EMC=∠DNC,證畢。
第四問,接著第三問的結(jié)論,我們加上EC=CD,可以證明△EMC全等于△DNC,于是CM=CN,且夾角為60°,所以△CNM是正三角形,∠CNM=60°,由內(nèi)錯(cuò)角相等可知命題成立。
第五問。。。好吧,已經(jīng)摟草打兔子證完了。
這個(gè)圖是手拉手模型中的經(jīng)典圖,事實(shí)上一共有三對全等三角形,我們在證明過程中找到了兩對,你能把剩下那對找到么?順便再多說一句,如果B,C,D三點(diǎn)不共線,你能和孩子一起得到哪些結(jié)論呢?
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