“变形”计

来源 :初中生世界·九年级 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dannananjing31306111
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  课本中的例题是掌握数学知识和方法的重要来源.例题本身往往并不复杂,但其示范作用不可小觑.若在学习时我们能够厘清题中所蕴含的基本数学思想与方法,掌握其解决问题的本质,做到举一反三、触类旁通,无论题目如何演变,我们都可以轻松地在纷繁复杂的图形中以不变应万变.
  【原题再现】(苏科版《数学》教材九(下)第110页例3)如图1,在△ABC中,AC=8,∠B=45°,∠A=30°,求AB.
  【说明】本例题实质是通过对图形的分割,构造出两个特殊的直角三角形进行求解.过点C作CD⊥AB,以CD为纽带,分别在Rt△ADC和Rt△BDC中求出AD和BD的长,进而求出AB.在解直角三角形的实际问题中,有许多图形往往是由两个直角三角形的位置或条件的变换得到的,请看下面几种变形.
  “变形”第一计:平移
  例1 如图2,在一滑梯侧面示意图中,BD∥AF,BC⊥AF于点C,DE⊥AF于点E.BC=1.8m, BD=0.5m,∠A=45°,∠F=29°.
  (1)求滑道DF的长.(结果精确到0.1m)
  (2)求踏梯AB底端A与滑道DF底端F的距离AF.(结果精确到0.1m)
  (sin29°=0.48,cos29°=0.87,tan29°=0.55)
  【分析】本题中所含Rt△ABC和Rt△FDE是由例题中的三角形Ⅰ、Ⅱ沿水平方向左右平移得到,因BC与DE本来重合,则BC=DE(也可由矩形BCED得到),可分别求DF、EF、AC.
  解:(1)在Rt△DEF中,
  ∠DEF=90°,DE =BC=1.8,∠F=29°.
  DF=[DEsinF]=[1.8sin29°]≈[1.80.48]≈3.8.
  (2)EF=[DEtanF]=[1.8tan29°]≈[1.80.55]≈3.27.
  在Rt△ABC中,∠ACB=90°.
  由∠A=∠ABC=45°得AC=BC=1.8.
  又∵CE=BD=0.5,
  ∴AF=AC CE EF=1.8 0.5 3.27=5.6.
  答: DF长约为3.8m,AF长约为5.6m.
  “变形”第二计:翻折
  例2 (2015·湖南娄底)为了安全,请勿超速.如图3,一条公路建成通车,在某直线路段MN限速60千米/小时,为了检测车辆是否超速,在公路MN旁设立了观测点C,从观测点C测得一小车从点A到达B行驶了5秒钟,已知∠CAN=45°,∠CBN=60°,BC=200米,此车超速了吗?请说明理由.(参考数据:[2]≈1.41,[3]≈1.73)
  【分析】Rt△BDC可看成例题中的三角形Ⅱ沿着高CD翻折,再把整个图形沿AB翻折后得到,解Rt△BDC和Rt△ADC得BD、CD、AD.(提示:例题和本题模型结合,还可以设计在无图条件下,已知两边和第三边上的高求第三边长,注意两解.)
  解:过点C作CD⊥MN,垂足为D.
  ∵CD⊥MN,∠DBC=60°,∴∠BCD=30°,
  ∴BD=[12]BC=[12]×200=100,
  ∴DC=BC·sin60°=[1003]≈100×1.73=173,
  ∵CD⊥MN,∠CAD=45°,
  ∴∠DCA=∠DAC=45°,
  ∴AD=DC=173,AB=173-100=73,
  ∴73÷5=[735](米/秒).
  ∵60(千米/小时)=[503](米/秒),
  ∴[735](米/秒)<[503](米/秒),故此车没有超速.
  “变形”第三计:旋转
  例3 如图4,甲、乙两数学兴趣小组测山CD 的高度.甲小组在地面A处测量,乙小组在上坡B处测量,AB=200m.甲小组测得山顶D的仰角为45°,山坡B处的仰角为30°;乙小组测得山顶D 的仰角为58°.求山CD的高度.(结果保留一位小数)(参考数据:tan58°≈1.60,[3]≈1.732)
  【分析】在构造直角三角形后,△BDF其实是由课本例题中的三角形Ⅱ绕点C逆时针旋转90°得到(只是表示位置变换,BE、BF不一定相等).设BF=x,根据边角关系,在△ABE、△BDF中求BE、AE、DF的值及表达式,因AC=DC列出方程求解.
  解:过B作BE⊥AC,BF⊥DC,E、F为垂足,在矩形BECF中,BF=EC, BE=FC.
  设BF=x,则EC=x.在Rt△ABE中,
  BE=AB·sin∠BAE=200·sin30°=100,
  AE=[1003]≈173.2,
  DF=BF·tan∠DBF=x·tan58°≈1.60x,
  在Rt△DAC中,∠DAC=45°,
  ∴CA=CD,即AE EC=DF FC,
  ∴[1003] x=100 1.60x,解之得x=122.0.
  ∴CD=CA=173.2 122.0=295.2.
  答:山高约为295.2m.
  “变形”第四计:翻折和平移
  例4 (2016·江苏淮安)如图5,小宇想测量位于池塘两端的A、B两点的距离.他沿着与直线AB平行的道路EF行走,当行走到点C处,测得∠ACF=45°,再向前行走100米到点D处,测得∠BDF=60°.
  若直线AB与EF之间的距离为60米,求A、B两点之间的距离.
  【分析】如图6,过点A、B分别作AM⊥EF、BN⊥EF得到两个直角三角形,会发现该图相当于例题中的三角形Ⅱ沿高CD翻折后再平移得到,由于AB=MN=CN-CM,所以求得CM、CN的长即可解决问题.   解:过点A作AM⊥EF于点M,过点B作BN⊥EF于点N,由题意可得,AM=BN=60(米),CD=100(米),∠ACF=45°,∠BDF=60°,
  ∴在Rt△ACM中,CM=AM=60,
  在Rt△BDN中,DN=[BNtan60°]=[603]=[203],
  ∴AB=CD DN-CM=100 [203]-60=(40 [203])米,
  即A、B两点间的距离是(40 [203])米.
  “变形”第五计:翻折并扩大(缩小)
  例5 如图7,某高楼顶部有一信号发射塔,在矩形建筑物ABCD的A、C两点测得该塔顶端F的仰角分别为α和β,矩形建筑物宽度AD=20m,高度DC=33m.求:
  (1)试用α和β的三角函数值表示线段CG的长;
  (2)如果α=48°,β=65°,请求出信号发射塔顶端到地面的高度FG的值.(结果精确到1m)
  (参考数据:sin48°=0.7,cos48°=0.7,tan48°
  =1.1,sin65°=0.9,cos65°=0.4,tan65°=2.1)
  【分析】图中Rt△FCG可看成例题中的三角形Ⅱ沿高CD向左翻折,再扩大后得到的,分别解Rt△FAE和Rt△FCG即可.设CG=x(m),用x表示EF、FG,综合后发现FG有两种表达式,进而用方程求解.
  解:(1)设CG=xm,由图可知:
  EF=(x 20)tanα,FG=xtanβ,由EF EG=FG得:
  (x 20)tanα 33=xtanβ,
  则x=[33 20tanαtanβ-tanα];
  (2)x=[33 20tanαtanβ-tanα]=[33 20×1.12.1-1.1]=55,
  则FG=xtanβ=55×2.1=115.5≈116.
  答:信号发射塔顶端到地面的高度约是116m.
  在中考试题中,关于解直角三角形的问题,大多是由我们学习过的基本图形演变而来的,只不过设置在不同的背景下,将图形和条件做适当的变化,进行乔装打扮而已.解答此类题目时,只要大家能主动联想熟悉的基本模型,看清其演变的方式,抓住直角三角形,找准线段之间的关系,就很容易做出解答了.
  (作者单位:江苏省东台市富安中学)
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