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许多试题源于课本,它们是由课本的例题、习题进行变式、迁移、整合、扩展而成,或是将教材中的图形的结构进行改变,或是将结论从一般向特殊进行拓展、推广,或是改变题目的呈现方式等.所以,认真研究课本典型例题、习题,对其进行挖掘引申,有助于我们总结一类题的解题经验、规律及思想方法,揭示数学知识间的内在联系,开拓思路,加深理解,提高分析问题和解决问题的能力.
原题呈现:(人教版八年级下册122页)如图1,四边形ABCD是正方形,点E是边BC的中点.∠AEF=90°,且EF交正方形外角∠DCG的角平分线CF于点F,求证:AE=EF.
证明:如图1,取AB的中点M,连接EM.
∵∠AEF=90°,∴∠FEC+∠AEB=90°.
又∵∠EAM+∠AEB=90°,
∴∠EAM=∠FEC.
∵点E,M分别为正方形的边BC和AB的中点,∴AM=EC.
可知△BME是等腰直角三角形,
∴∠AME=135°.
又∵CF是正方形外角的平分线,
∴∠ECF=135°.
∴△AEM≌△EFC(ASA),∴AE=EF .
变式 1 点E位置的变化
(1)如图2,如果把“点E是边BC的中点”改为“点E是边BC上(除B,C外)的任意一点”,其它条件不变,那么结论“AE=EF”仍然成立,你认为此观点正确吗?如果正确,写出证明过程;如果不正确,请说明理由;
图2
解:观点正确.
理由:在AB上取一点M,使AM=EC,连接ME.∵AB=BC,∴BM=BE,
∴∠BME=45°,∴∠AME=∠ECF=135°.
∵∠AEF=90°,∴∠FEC+∠AEB=90°,
∴∠EAM=∠FEC.
在△AEM和△EFC中,∠AME=∠FCE,AM=EC,∠EAM=∠FEC,
∴△AEM≌△EFC(ASA),∴AE=EF;
(2)把“点E是边BC的中点”改为“点E是BC的延长线上(除C点外)的任意一点”,其他条件不变,结论“AE=EF”仍然成立.你认为此观点正确吗?如果正确,写出证明过程;如果不正确,请说明理由.
图3
解:结论成立.
理由:如图3,延长BA到M,使AM=CE,连接ME.
∴BM=BE,∴∠BME=45°,
∴∠BME=∠ECF.
∵AD∥BE,∴∠DAE=∠BEA.
又∵∠MAD=∠AEF=90°,∴∠DAE+∠MAD=∠BEA+∠AEF,即∠MAE=∠CEF.
在△MAE和△CEF中,∠BME=∠ECF,AM=CE,∠MAE=∠CEF,
∴△MAE≌△CEF(ASA),∴AE=EF.
变式2 图形形状的变化
若将原题中的“正方形ABCD”改为“等边三角形ABC”(如图4),F是∠ACP的平分线上一点,则当∠AEF=60°时,结论AE=EF是否还成立?请说明理由.
解:AE=EF还成立.
证明:在AB上截取AM=EC,连接EM.
由三角形ABC是等边三角形,易知△BEM是等边三角形,∠AME=∠ECF=120° .
∵∠MEB=∠AEF=60°,
∴∠MEA+∠CEF=60°.
又∵∠MEA+∠MAE=60°,
∴∠MAE= ∠CEF.
∴△MAE≌△CEF(ASA),∴AE=EF.
变式3 题设和结论互换
将原题的题設外角∠DCG的平分线CF与结论AE=EF互换,命题还成立吗?
如图5,点P是正方形ABCD边AB上一点(不与点A,B重合),连接PD,并将线段PD绕点P顺时针方向旋转90°得到线段PE,PE交边BC于点F,连接BE,DF.(1)求证:∠ADP=∠EPB;(2)求∠CBE的度数.
图5 图6
(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠A=∠PBC=90°,AB=AD,
∴∠ADP+∠APD=90°.
∵∠DPE=90° ,∴∠APD+∠EPB=90°,
∴∠ADP=∠EPB.
(2)解:过点E作EG⊥AB交AB的延长线于点G,如图6,则∠EGP=∠A=90°.
又∵∠ADP=∠EPB,PD=PE,
∴△PAD≌△EGP.
∴EG=AP,AD=AB=PG,∴AP=EG=BG,∴∠CBE=∠EBG=45°.
变式4 知识点借用:将线段的不变性转化为面积的不变性
如图7,四边形ABCD是边长为2的正方形,点G,E分别是边AB,BC的中点,∠AEF=90°,且EF交正方形外角的平分线CF于点F. 求△AEF的面积.
图7
解:由前面题的解答易知△AGE≌△ECF,
∴AE=EF.
在Rt△ABE中,由勾股定理得AE= = =,
∴S△AEF=××=.
由教材习题改编的试题按不同图形形状依次展开,虽然有些试题的呈现方式发生变化,但探索的结论、解题的策略却基本相同.通过这样的演变,开拓了同学们的视野,增强了求知欲,便于同学们发现问题的实质,进行深层次地感悟这类题的思维过程,感受到数学知识之间千丝万缕的联系,从而掌握这类题的解答规律和解题方法.
原题呈现:(人教版八年级下册122页)如图1,四边形ABCD是正方形,点E是边BC的中点.∠AEF=90°,且EF交正方形外角∠DCG的角平分线CF于点F,求证:AE=EF.
证明:如图1,取AB的中点M,连接EM.
∵∠AEF=90°,∴∠FEC+∠AEB=90°.
又∵∠EAM+∠AEB=90°,
∴∠EAM=∠FEC.
∵点E,M分别为正方形的边BC和AB的中点,∴AM=EC.
可知△BME是等腰直角三角形,
∴∠AME=135°.
又∵CF是正方形外角的平分线,
∴∠ECF=135°.
∴△AEM≌△EFC(ASA),∴AE=EF .
变式 1 点E位置的变化
(1)如图2,如果把“点E是边BC的中点”改为“点E是边BC上(除B,C外)的任意一点”,其它条件不变,那么结论“AE=EF”仍然成立,你认为此观点正确吗?如果正确,写出证明过程;如果不正确,请说明理由;
图2
解:观点正确.
理由:在AB上取一点M,使AM=EC,连接ME.∵AB=BC,∴BM=BE,
∴∠BME=45°,∴∠AME=∠ECF=135°.
∵∠AEF=90°,∴∠FEC+∠AEB=90°,
∴∠EAM=∠FEC.
在△AEM和△EFC中,∠AME=∠FCE,AM=EC,∠EAM=∠FEC,
∴△AEM≌△EFC(ASA),∴AE=EF;
(2)把“点E是边BC的中点”改为“点E是BC的延长线上(除C点外)的任意一点”,其他条件不变,结论“AE=EF”仍然成立.你认为此观点正确吗?如果正确,写出证明过程;如果不正确,请说明理由.
图3
解:结论成立.
理由:如图3,延长BA到M,使AM=CE,连接ME.
∴BM=BE,∴∠BME=45°,
∴∠BME=∠ECF.
∵AD∥BE,∴∠DAE=∠BEA.
又∵∠MAD=∠AEF=90°,∴∠DAE+∠MAD=∠BEA+∠AEF,即∠MAE=∠CEF.
在△MAE和△CEF中,∠BME=∠ECF,AM=CE,∠MAE=∠CEF,
∴△MAE≌△CEF(ASA),∴AE=EF.
变式2 图形形状的变化
若将原题中的“正方形ABCD”改为“等边三角形ABC”(如图4),F是∠ACP的平分线上一点,则当∠AEF=60°时,结论AE=EF是否还成立?请说明理由.
解:AE=EF还成立.
证明:在AB上截取AM=EC,连接EM.
由三角形ABC是等边三角形,易知△BEM是等边三角形,∠AME=∠ECF=120° .
∵∠MEB=∠AEF=60°,
∴∠MEA+∠CEF=60°.
又∵∠MEA+∠MAE=60°,
∴∠MAE= ∠CEF.
∴△MAE≌△CEF(ASA),∴AE=EF.
变式3 题设和结论互换
将原题的题設外角∠DCG的平分线CF与结论AE=EF互换,命题还成立吗?
如图5,点P是正方形ABCD边AB上一点(不与点A,B重合),连接PD,并将线段PD绕点P顺时针方向旋转90°得到线段PE,PE交边BC于点F,连接BE,DF.(1)求证:∠ADP=∠EPB;(2)求∠CBE的度数.
图5 图6
(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠A=∠PBC=90°,AB=AD,
∴∠ADP+∠APD=90°.
∵∠DPE=90° ,∴∠APD+∠EPB=90°,
∴∠ADP=∠EPB.
(2)解:过点E作EG⊥AB交AB的延长线于点G,如图6,则∠EGP=∠A=90°.
又∵∠ADP=∠EPB,PD=PE,
∴△PAD≌△EGP.
∴EG=AP,AD=AB=PG,∴AP=EG=BG,∴∠CBE=∠EBG=45°.
变式4 知识点借用:将线段的不变性转化为面积的不变性
如图7,四边形ABCD是边长为2的正方形,点G,E分别是边AB,BC的中点,∠AEF=90°,且EF交正方形外角的平分线CF于点F. 求△AEF的面积.
图7
解:由前面题的解答易知△AGE≌△ECF,
∴AE=EF.
在Rt△ABE中,由勾股定理得AE= = =,
∴S△AEF=××=.
由教材习题改编的试题按不同图形形状依次展开,虽然有些试题的呈现方式发生变化,但探索的结论、解题的策略却基本相同.通过这样的演变,开拓了同学们的视野,增强了求知欲,便于同学们发现问题的实质,进行深层次地感悟这类题的思维过程,感受到数学知识之间千丝万缕的联系,从而掌握这类题的解答规律和解题方法.