「初中数学」45度角与“12345“模型

关于45°的处理策略在前面的文章中着重介绍了构造等腰直角三角形或构造“K”字型。本期将继续复习巩固上述策略,并在此基础上简单介绍“12345”模型。


一、复习巩固

【例1】如图,在四边形ABCD中,∠BAD=90°,∠C=45°,AB=AD,AE⊥BC于E,求证:BC=2AE.

解法一:构造”K“字型.

作DH⊥BC,AF⊥DH,BG⊥AF

易证△ABG≌△ADF

∴GB=AF,AG=FD

又∵四边形GBEA,四边形AEHF均为矩形

∴GB=AE=AF=EH=FH

∵FH=FD+DH=GA+HC=BE+HC

∴BC=BE+HC+EH=AE+AE=2AE

解法二:构造变异”K“字型

作DH⊥BC,DF⊥AE

易证AE=FD=EH,BE=AF,FE=DH=HC

∵AE=AF+FE=BE+HC

∴BC=BE+HC+EH=AE+AE=2AE

显然构造变异的”K“字型比构造'K”字型更为简洁。但这两种解法本质相同,下面再介绍另一种截然不同的解法。

解法三:构造中位线

分析:构造△BCD的中位线FH,则BC=2FH,这样只需证△AEH≌△HDF.

证明:作△DBC的中位线HF,连接AH

∵AB=AD,H为BD中点,∠BAD=90°

∴AH⊥BD,AH=DH

∵AE⊥BC

∴A,B,E,H四点在以AB为直径的圆上

∴∠1=∠2,∠ABH=∠AEH

∵HF∥BC

∴∠2=∠3

∴∠1=∠3

又∵∠ABH=∠C=45°,∠C=DFH

∴∠AEH=∠DFH

∴△AEH≌△HDF

∴AE=HF

∵BC=2HF

∴BC=2AE


【例2】如图,在平面直角坐标系中A(0,4),B(0,-6),P(m,0)(m>0),∠APB=45°,求m的值。

解法一:构造变异的“K'字型或构造”K“字型

作CA⊥AP,交PB的延长线于点C,作CF⊥AB,作AE平行x轴,PE⊥AE。

易证△APE≌△ACF,得AO=PE=CF=4,PO=AE=AF=m,

由△BOP∽△BFC

OB:OF=OP:CF

解法二:在x轴上分别取一点E、F,使OA=OE,OB=OF,连接AE,BF

∵∠1+∠3=45°,∠1+∠2=45°

∴∠2=∠3

同理,∠1=∠4

∴△AEP∽△PFB

如此巧妙地构造相似,为研题者们提供了一种崭新的思路。



二、模型介绍

【定义】狭义的12345模型:

根据高中的两角和诱导公式,对于上述三个式子,满足任意两个式子,可推出第三个式子(α、β为锐角),即:①②→③,①③→②,②③→①。

这里的1/2,1/3,45°简称为12345.。

【原理】下面的两幅图解可助初中生了解该模型原理。

如图1,已知tanα=1/2,∠PAE=45°,可得tanβ=1/3

如图2,已知tanα=1/2,tanβ=1/3,可得△APE为等腰直角三角形,进而推出α+β=45°

模型应用:

【例1】(2015湖北十堰中考题)如图,正方形ABCD的边长为6,点E,F分别在AB,AD上若CE=3√5,且∠ECF=45°,则CF的长为____.

解法一:12345模型

∵tanα=1/2,α+β=45°,

∴tanβ=1/3

(注意:不可直接用此结论做中考解答题!)

∴DF=2,CF=2√10

解法二:构造”K“字型或变异”K“字型

如图,构造”K“字型全等及8字型相似,有CF:FG=2:1可得CF=2√10

解法三:构造”半角“模型

如图,构造旋转式全等及轴对称式全等,由勾股定理可计算出x。



【解题感悟】

四十五度有诀窍,

等腰直角少不了。

K字模型及变异,

还有12345与半角。



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