不定期分享一些本人原創(chuàng)文章、說題短文或者專家系列講座,主要對象針對初中學(xué)生,尤其是初三學(xué)生,對于解題研究展開系列探究!
圖形的變換專題無疑是中考的“三點”(重點、難點、熱點),其中折疊問題占著極其重要的地位,應(yīng)引起中考備戰(zhàn)期間學(xué)生的高度重視.本文擬以幾道難能可貴的小題來敘說折疊問題中的精彩,以盼達到拋磚引玉之效!
題1:(來源:好朋友浙江溫州俞衛(wèi)勝大師)
如圖1,在矩形ABCD中,AB=3,BC=4,點E是邊AB上一點,且AE=2EB,點P是邊BC上一點,連接EP,過點P作PQ⊥PE交射線CD于點Q.若點C關(guān)于直線PQ的對稱點正好落在邊AD上,求BP的值.
法一(利用“折痕垂直平分對應(yīng)點連線段”這一重要結(jié)論,構(gòu)造相似三角形):
第一步:如圖1-1-1,連接CC’,則CC’⊥PQ,由PQ⊥PE知CC’∥PE,易得△BPE∽△DC’C,且相似比為1:3,設(shè)BP=x,則C’D=3x;
這里得到C’D=3x是解決此道題目的關(guān)鍵所在,這里本質(zhì)上是巧妙借助了折疊問題中“折痕垂直平分對應(yīng)點的連線”這一重要結(jié)論,同學(xué)們需予以關(guān)注,這個看似普普通通的結(jié)論往往可以出奇制勝!
第二步:如圖1-1-2,利用對稱或折疊,鎖定四邊形PCDC’,其本質(zhì)上是一個直角梯形,且四邊均已知或者已表示成x的代數(shù)式,這就注定了問題可解;
第三步:如圖1-1-3,過點C’作C’G⊥PC于點G,將目光聚焦在Rt△PGC’上,由勾股定理便可列出方程進行求解(具體過程及答案略)!
至此本問題已順利解出,求解的關(guān)鍵是得出C’D的長度,這里運用了“折痕垂直平分對應(yīng)點的連線”這一重要結(jié)論,下面再提供一個得到C’D長度的方法:
法二(利用折疊問題中“角平分線+平行線→等腰三角形”這一重要結(jié)論,構(gòu)造等腰三角形):
第一步:如圖1-2-1,類比“倍長中線”輔助線的思路,延長PE、DA交于點F,則易得△BPE∽△AFE,且相似比為1:2,設(shè)BP=x,則AF=2x;
第二步:如圖1-2-2,由PQ⊥PE及對稱,易推得∠FPC’=∠EPB,又由平行易知∠EPB=∠F,從而有∠FPC’=∠F,即△FPC’是等腰三角形;
這一步的本質(zhì)其實是折疊問題中“角平分線+平行線→等腰三角形”的重要結(jié)論,即翻折問題中經(jīng)常會出現(xiàn)等腰三角形,這一點學(xué)生應(yīng)予以高度重視!
得出△FPC’是等腰三角形后,再通過對稱或翻折不變性,很容易推得C’D=3x,下面的解答過程同法一,不再贅述!
法二中先構(gòu)造了一個“平行8字型”相似結(jié)構(gòu),得出相似比,再通過折疊問題中“角平分線+平行線→等腰三角形”這一重要結(jié)論,鎖定等腰△FPC’即可順利表示出問題的關(guān)鍵C’D的長,值得同學(xué)們好好回味!
另外,此題得出C’D=3x后,若是沒能發(fā)現(xiàn)梯形PCDC’(畢竟梯形在中考里直接不會提及,課本中直接刪除了梯形的相關(guān)內(nèi)容),也可以利用同學(xué)們熟知的“一線三直角”相似結(jié)構(gòu)搞定問題,只是計算上可能稍顯麻煩而已,下面提供簡要的思路:
法三(利用“折痕垂直平分對應(yīng)點連線段”這一重要結(jié)論,構(gòu)造相似三角形):
第一步:如圖1-3-1,識別到“一線三直角”相似結(jié)構(gòu),即Rt△BPE∽Rt△CQP,則CQ=x(4-x);
第二步:如圖1-3-2,將目光聚焦在Rt△C’DQ中,由勾股定理即可列出方程進行求解;
值得一提的是,這里的計算表面上稍顯復(fù)雜,其實最后列出的勾股方程中,將x(4-x)看作一個整體,其平方整個會抵消,根本不會出現(xiàn)所謂“四次方”,計算也并非多么復(fù)雜,同學(xué)們可以不妨一試,強化自己的計算能力與巧算意識!
題2:(來源:好朋友浙江溫州俞衛(wèi)勝大師)
如圖2,在平面直角坐標(biāo)系中,已知A(4,0),B(4,3),C(0,3),D在線段BC上,且CD=3DB,點E是線段OA上一點,連接DE,若點A關(guān)于直線DE的對稱點恰好落在y軸上,求點E的坐標(biāo).
本題呈上兩種巧妙解法;
巧法一(利用折痕上的點到對應(yīng)點距離相等,結(jié)合題目特殊性,巧構(gòu)全等或巧用勾股):
第一步:如圖2-1-1,連接AD及A’D,由對稱或折疊不變性易知AD=A’D,再發(fā)現(xiàn)題目中有一個特殊性CD=AB=3,識別一組全等三角形,即Rt△A’CD≌Rt△DBA,從而有A’C=DB=1,故OA’=2;
這一步得出OA’的長是解決此題的關(guān)鍵所在,這里巧妙連線,識別全等,方法妙哉!當(dāng)然若沒有CD=AB=3這一特殊性,雖全等不存在了,然仍可以在這兩個直角三角形中利用兩次“勾股定理”的方式列出方程計算出A’C的長,進而得到OA’的長!此法帶給我們的“驚喜”之感,這真的需要同學(xué)們用心琢磨!并且這一方法還會在下面的題4中“粉墨登場”,展示其迷人風(fēng)姿!
第二步:如圖2-1-2,連接A’E,得出OA’=2后,設(shè)OE=x,再次利用對稱或折疊不變性易知A’E=AE=4-x,將目光聚焦在Rt△A’OE中,利用勾股定理即可列出方程進行求解,下略;
此法第一步可以說“精彩至極”,尤其是不存在這個巧合的全等之后,我們利用兩次勾股定理列方程的方式進行求解,值得同學(xué)們體悟,這種利用題中兩條線段相等,進而其平方相等,再分別鎖定兩個直角三角形,列出這兩個相等邊的平方的表達式,即得方程,妙趣橫生,在很多問題中都有體現(xiàn),不僅局限于折疊問題中,同學(xué)們可以做個有心人,比如本次一模中第26題圓中求半徑就是采用此法,可以說是一種應(yīng)用較廣泛的“通解通法”!
巧法二(利用“折痕垂直平分對應(yīng)點連線段”,識別與構(gòu)造“矩形中十字架結(jié)構(gòu)”):
第一步:如圖2-2-1,由對稱或折疊問題中“折痕垂直平分對應(yīng)點的連線”知AA’⊥DE,聯(lián)想到“矩形中垂直結(jié)構(gòu)”過點D作DG⊥OA于點G,易知Rt△A’OA∽Rt△EGD,且其相似比為4:3,從而可以設(shè)OA’=4x,GE=3x;
這一步的關(guān)鍵是識別并構(gòu)造“矩形中垂直結(jié)構(gòu)”,也可形象地稱之為“矩形中的十字架結(jié)構(gòu)”,這個結(jié)構(gòu)在本人作品《廣猛說題系列之一道徐州中考折疊問題的兩種解法》詳細介紹過,并利用這個結(jié)構(gòu)解決了兩道2016年中考真題,方法驚艷,模型巧妙,有興趣的同學(xué)可以溫習(xí)下!
第二步:如圖2-2-2,將目光聚焦在Rt△A’OE中,利用對稱或折疊不變性,可將其三邊均表示出來,接下來列勾股定理求解之即可,不再贅述!
此法中巧妙識別“矩形中垂直結(jié)構(gòu)”或稱之為“矩形中的十字架結(jié)構(gòu)”,從而巧設(shè)線段,勾股求解,妙哉妙哉!更有趣的是,若將上面兩個巧法合二為一,則妙趣橫生!由法二巧設(shè)后結(jié)合巧法一可以得出4x=2這一極其簡單的方程,再求出OE=3-3x,絕對的口算!同學(xué)們,折疊問題有趣嗎?你愛上了數(shù)學(xué)嗎?
前面兩題中有關(guān)折疊的幾個重要性質(zhì),這里有必要小結(jié)下:
(1)折疊的兩部分全等,進而所有對應(yīng)的元素均相等:如對應(yīng)邊相等、對應(yīng)角相等、折痕上的點到對應(yīng)點距離相等;
(2)折痕垂直平分對應(yīng)點連線段,進而得到垂直條件,為構(gòu)造相似作鋪墊;
(3)折疊問題中“角平分線+平行線→等腰三角形”,即折疊加上平行線會出現(xiàn)等腰三角形,往往是解題的必勝法寶!
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