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对称是图形的一个重要特征,线段、角、等腰三角形、等腰梯形等都是轴对称图形.轴对称图形有许多重要的性质,巧用这些性质,可以妙解许多问题.现举几例说明.
例1 (2005年遵义市中考试题)已知:如图1,AB=AC,DB=DC,F是AD延长线上的一点,试说明BF=CF.
解:连结BC.由AB=AC,得点A在线段BC的垂直平分线上;由BD=DC,得点D在线段BC的垂直平分线上.因为两点确定一条直线,所以直线AD就是线段BC的垂直平分线,从而点F在线段BC的垂直平分线上,所以BF=CF.
评注:本题也可以用全等三角形的方法来说理,但必须两次说明三角形全等,而用线段的垂直平分线的性质来说明,简化了说明过程.线段的垂直平分线有两个结论,解题时须注意:只有一条直线上的两个点都在某线段的垂直平分线上,才能说这条直线是该线段的垂直平分线;一个点在线段垂直平分线上,这个点到线段的两个端点的距离才相等.同学们要注意这些关键过程的表述,谨防出错.线段垂直平分线的两个结论常联合“作战”,要注意它们的区别,以免混淆.
例2如图2,在△ABC中,D为BC的中点,DE⊥BC交∠BAC的平分线AE于E,EF⊥AB于F,EG⊥AC交AC的延长线于G.试说明BF=CG.
解:连结BE、CE.因为DE⊥BC,DB=DC,所以BE
=CE.
又因为AE平分∠BAC,EF⊥AB于F,EG⊥AC于G,所以EF=EG.
在Rt△BEF与Rt△CEG中,因为BE=CE,EF=EG,所以Rt△BEF≌Rt△CEG(HL),所以BF=CG.
评注:在使用角平分线的对称性质说理时,两个垂直条件不可少,否则结论不一定成立.
例3 (2005年南京市中考试题)如图3所示,在一个房间内,有一个梯子斜靠在墙上,梯子顶端距地面的距离MA为a m,此时梯子的倾斜角为75°,如果梯子的底端不动,顶端靠在对面的墙上,此时梯子顶端距地面的距离NB为bm,梯子的倾斜角为45°,这间房间的宽AB是多少?
解:连结MN,MB.因为∠ACM=75°,∠BCN=45°,所以∠MCN=60°.又CM
=CN,故△CMN为等边三角形,MC=MN.又BN⊥BC,∠BCN=45°,所以BC=BN,所以BM是四边形BCMN的对称轴,BM垂直平分CN,∠ABM=∠MBN=45°.又MA⊥AB,所以AB=AM=a(m).
答:这间房间的宽AB为a m.
评注:有些同学作ME⊥CN于E,连结BE后,就认为BE⊥CN,这是不对的.此时你必须说明M、E、B在一条直线上.本题也可以作MD⊥BN于D,再说明四边形ABDM为矩形.
例4(2005年南宁市中考试题)如图4所示是一块梯形空地,其中AD∥BC,AB=CD.请你设计一种花坛图案,即在梯形内找到一点P,使得△APB
≌△DPC,且S△APD=S△BPC,并说明你的理由.
分析:由等腰梯形的轴对称性和△APB≌△DPC知点P在AD、BC的中垂线上.设P到AD的距离为xcm,利用S△APD=S△BPC列方程求解.
解:如图4所示,点P在AD、BC的垂直平分线上,此时PA=PD,PB=PC.所以△APB≌△DPC.设P到AD的距离为xm,则P到BC的距离为(12-x)m,所以,S△APD=1/2×10x=5x,S△BPC=1/2×20(12-x)=10(12-x),当S△APD=S△BPC时,有5x=10·(12-x),解得x=8.所以当P点在AD、BC的中垂线上,且与AD的距离为8m(在梯形内)时,△APB≌△DPC,且S△APD=S△BPC.
评注:这是一个运用对称知识解决实际问题的典型例子.在确定P点的位置时,我们先找到一条直线(AD、BC的中垂线),再在直线上确定这一点.这种“逐步逼近”的方法在数学解题中经常用到.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
例1 (2005年遵义市中考试题)已知:如图1,AB=AC,DB=DC,F是AD延长线上的一点,试说明BF=CF.
解:连结BC.由AB=AC,得点A在线段BC的垂直平分线上;由BD=DC,得点D在线段BC的垂直平分线上.因为两点确定一条直线,所以直线AD就是线段BC的垂直平分线,从而点F在线段BC的垂直平分线上,所以BF=CF.
评注:本题也可以用全等三角形的方法来说理,但必须两次说明三角形全等,而用线段的垂直平分线的性质来说明,简化了说明过程.线段的垂直平分线有两个结论,解题时须注意:只有一条直线上的两个点都在某线段的垂直平分线上,才能说这条直线是该线段的垂直平分线;一个点在线段垂直平分线上,这个点到线段的两个端点的距离才相等.同学们要注意这些关键过程的表述,谨防出错.线段垂直平分线的两个结论常联合“作战”,要注意它们的区别,以免混淆.
例2如图2,在△ABC中,D为BC的中点,DE⊥BC交∠BAC的平分线AE于E,EF⊥AB于F,EG⊥AC交AC的延长线于G.试说明BF=CG.
解:连结BE、CE.因为DE⊥BC,DB=DC,所以BE
=CE.
又因为AE平分∠BAC,EF⊥AB于F,EG⊥AC于G,所以EF=EG.
在Rt△BEF与Rt△CEG中,因为BE=CE,EF=EG,所以Rt△BEF≌Rt△CEG(HL),所以BF=CG.
评注:在使用角平分线的对称性质说理时,两个垂直条件不可少,否则结论不一定成立.
例3 (2005年南京市中考试题)如图3所示,在一个房间内,有一个梯子斜靠在墙上,梯子顶端距地面的距离MA为a m,此时梯子的倾斜角为75°,如果梯子的底端不动,顶端靠在对面的墙上,此时梯子顶端距地面的距离NB为bm,梯子的倾斜角为45°,这间房间的宽AB是多少?
解:连结MN,MB.因为∠ACM=75°,∠BCN=45°,所以∠MCN=60°.又CM
=CN,故△CMN为等边三角形,MC=MN.又BN⊥BC,∠BCN=45°,所以BC=BN,所以BM是四边形BCMN的对称轴,BM垂直平分CN,∠ABM=∠MBN=45°.又MA⊥AB,所以AB=AM=a(m).
答:这间房间的宽AB为a m.
评注:有些同学作ME⊥CN于E,连结BE后,就认为BE⊥CN,这是不对的.此时你必须说明M、E、B在一条直线上.本题也可以作MD⊥BN于D,再说明四边形ABDM为矩形.
例4(2005年南宁市中考试题)如图4所示是一块梯形空地,其中AD∥BC,AB=CD.请你设计一种花坛图案,即在梯形内找到一点P,使得△APB
≌△DPC,且S△APD=S△BPC,并说明你的理由.
分析:由等腰梯形的轴对称性和△APB≌△DPC知点P在AD、BC的中垂线上.设P到AD的距离为xcm,利用S△APD=S△BPC列方程求解.
解:如图4所示,点P在AD、BC的垂直平分线上,此时PA=PD,PB=PC.所以△APB≌△DPC.设P到AD的距离为xm,则P到BC的距离为(12-x)m,所以,S△APD=1/2×10x=5x,S△BPC=1/2×20(12-x)=10(12-x),当S△APD=S△BPC时,有5x=10·(12-x),解得x=8.所以当P点在AD、BC的中垂线上,且与AD的距离为8m(在梯形内)时,△APB≌△DPC,且S△APD=S△BPC.
评注:这是一个运用对称知识解决实际问题的典型例子.在确定P点的位置时,我们先找到一条直线(AD、BC的中垂线),再在直线上确定这一点.这种“逐步逼近”的方法在数学解题中经常用到.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文