2022中考数学005翻折线段比

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一题一研005
【题源】2017年宝山一模第18题
【难度】☆☆
【模型】X字型、母子型、A字型、蝴蝶型,倍角模型
【专题】翻折线段比问题
【点拨】本题以TOP3三角形为素材考察翻折运动背景下的线段比问题,涉及到一题一研1、2、3的全部相似型,值得练习。基于确定性分析,容易看出原题题干中有条件多余的瑕疵。分析待求量,可知两条线段在同一直线上且共端点,本质就是确定点F在线段CD上的位置。基于关键点分析,优先考虑构造相似型进行等比转化,而不是分别计算出两条线段的长度再求比。
解法1立足TOP3三角形的直角边的整数比(三角比),进行了多米诺骨牌式的连环导边操作,借助X字型比例线段求得结果。该解法添线自然,计算量小,需要消化为简化运算而采取的先设最小直角边的设边技巧。
解法2的破题视角还是关键点,先确定了点D在AB上的位置,由翻折性质很容易得到D就是AB中点的结论(DE是折痕,垂直平分AB)。接着我们可以注意到本题的关键点除了点D、点F之外,还有点E(这也是出题人给一个AC长为8的条件的原因,主要是想简化同学们的计算),常规解法是通过勾股定理或三角比确定点E在AC上的位置。解法2用了一个倍角结论,即两个正切值为1/2的角之和的角,它的正切值为4/3(类似地,两个两个正切值为1/3的角之和的角,它的正切值为3/4)。这样就确定了三角形是3/4/5三角形,而等边代换后,就可知AE与CE之比就是BE与CE之比,即为5比3。过点D作BE的平行线,就构造出了上下两个A字型相似,其中下方的相似恰为中位线相似(DG是△ABE的中位线),借助A字型比例线段求得结果。
解法3注意到了四点共圆,借助双蝴蝶型比例线段求出线段的长度再求比,涉及无理数的计算,稍显繁琐。解法3具体是通过直中半(直角三角形斜边的中线等于斜边的一半)导角得到蝴蝶型相似的,当然也可以直接由对角互补得到共圆,再导出等角得蝴蝶型相似。由于蝴蝶型相似一定是成对(两组)出现的,本题可以选择其中任何一组来解题。
解法4的双X子型是解法2双A字型的姊妹篇,两者本质统一于梅氏基本图,即解法5的高观点定理(梅涅劳斯定理),只是添加平行线的位置不同而已。
解法6引入共边定理,给我们提供了一个不落俗套的求解共线线段的线段比的视角,实质是反向利用三角形面积的结果来推得线段比,可以称之为“反向操作”。我们曾经将三角形面积比问题分为三类进行归纳(相似比平方、底高转化、分别底高计算),但在这里,面积变成了一个解题工具,要学习欣赏这种变通的思路。
本题的变式练习在同期的编题实战中发布,请自行查看。

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