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旋转和相似是初中数学图形变换的重要内容,两个知识点经常同时出现在综合题中,称为“旋转型相似”.这类问题中,图形在变,旋转角度在变,对应点的连线的长度也在变,具有一定的难度.解题思路为:寻找变换规律,以不变应万变.下面举例说明,希望能为同学们提供帮助.
例1(2020·广东·广州)如图1,正方形ABCD中,△ABC绕点A逆时针旋转到△AB'C',AB',AC'分别交对角线BD于点E,F,若AE=4,则EF·ED的值为 .
分析:根据正方形的性质得到∠BAC=∠ADB=45°,根据旋转的性质得到∠EAF=∠BAC=45°,然后根据相似三角形的性质即可得解.
解:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAC=∠ADB=45°,
∵把△ABC绕点A逆时针旋转到△AB'C',
∴∠EAF=∠BAC=45° = ∠EDA,
∵∠AEF=∠DEA,
∴△AEF∽△DEA,
∴[AEDE=EFAE],
∴EF·ED=AE2,
∵AE=4,
∴EF·ED = 16.
故填16.
点评:解题关键是抓住旋转中边和角不变这一重要性质,从而得到对应边成比例、对应角相等,进而利用两边对应成比例及其夹角相等来证明两个三角形相似.
例2(2020·沈阳)在△ABC中,AB=AC,∠BAC=α,点P为线段CA延长线上一动点,连接PB,将线段PB绕点P逆时针旋转,旋转角为α,得到线段PD,连接DB,DC. 如图2,当α=120°时,求PA和DC的数量关系.
分析:通过证明△CBD∽△ABP,可得[CDPA=BCAB=3].
解:∵AB=AC,PB=PD,∠BAC=∠BPD=120°,
∴由勾股定理可得BC=[3]BA,BD = [3]BP,
∴[BCBA=BDBP=3],
又可得∠ABC=∠PBD=30°,
∴∠ABP=∠CBD,
∴△CBD∽△ABP,
∴[CDPA=BCAB=3],
∴CD=[3]PA.
點评:通过旋转发现相等的角和成比例的对应边是解题关键.
例3(2020·湖北·十堰)如图3,已知△ABC ≌△EBD,∠ACB=∠EDB=90°,点D在AB上,连接CD并延长交AE于点F. 猜想:线段AF与EF的数量关系为 .
分析:先判断出△CBD∽△ABE,得出∠DCB=∠EAB,进而判断出△ADF∽△CDB,△ADC∽△FDB,得出∠ACD=∠ABF,即可得出结论.
解:如图3,连接BF,
由已知得∠CBD=∠ABE,CB=BD,AB=BE,∴[CBAB=BDBE],
∴△CBD∽△ABE,∴∠DCB=∠EAB,
∵∠ADF=∠CDB,∴△ADF∽△CDB,
∴[ADDC=DFDB],∴[ADDF=DCDB],
∵∠ADC=∠FDB,∴△ADC∽△FDB,
∴∠ACD=∠ABF,
∵∠ACD + ∠DCB=90°,
∴∠EAB + ∠ABF=90°,
∴∠AFB=90°,∴BF⊥AE,
∵AB=BE,BF⊥AE,∴AF=EF.
故填AF = EF.
点评:解题关键是由已知发现图中存在的旋转型相似三角形,从而为证二次相似创造条件.
综上所述,解决旋转型相似问题的思路就是寻找变换规律,抓住旋转前后的不变量(旋转前后的旋转角、线段等),从而寻找相似所需要的角相等或对应边成比例等条件.
例1(2020·广东·广州)如图1,正方形ABCD中,△ABC绕点A逆时针旋转到△AB'C',AB',AC'分别交对角线BD于点E,F,若AE=4,则EF·ED的值为 .
分析:根据正方形的性质得到∠BAC=∠ADB=45°,根据旋转的性质得到∠EAF=∠BAC=45°,然后根据相似三角形的性质即可得解.
解:∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BAC=∠ADB=45°,
∵把△ABC绕点A逆时针旋转到△AB'C',
∴∠EAF=∠BAC=45° = ∠EDA,
∵∠AEF=∠DEA,
∴△AEF∽△DEA,
∴[AEDE=EFAE],
∴EF·ED=AE2,
∵AE=4,
∴EF·ED = 16.
故填16.
点评:解题关键是抓住旋转中边和角不变这一重要性质,从而得到对应边成比例、对应角相等,进而利用两边对应成比例及其夹角相等来证明两个三角形相似.
例2(2020·沈阳)在△ABC中,AB=AC,∠BAC=α,点P为线段CA延长线上一动点,连接PB,将线段PB绕点P逆时针旋转,旋转角为α,得到线段PD,连接DB,DC. 如图2,当α=120°时,求PA和DC的数量关系.
分析:通过证明△CBD∽△ABP,可得[CDPA=BCAB=3].
解:∵AB=AC,PB=PD,∠BAC=∠BPD=120°,
∴由勾股定理可得BC=[3]BA,BD = [3]BP,
∴[BCBA=BDBP=3],
又可得∠ABC=∠PBD=30°,
∴∠ABP=∠CBD,
∴△CBD∽△ABP,
∴[CDPA=BCAB=3],
∴CD=[3]PA.
點评:通过旋转发现相等的角和成比例的对应边是解题关键.
例3(2020·湖北·十堰)如图3,已知△ABC ≌△EBD,∠ACB=∠EDB=90°,点D在AB上,连接CD并延长交AE于点F. 猜想:线段AF与EF的数量关系为 .
分析:先判断出△CBD∽△ABE,得出∠DCB=∠EAB,进而判断出△ADF∽△CDB,△ADC∽△FDB,得出∠ACD=∠ABF,即可得出结论.
解:如图3,连接BF,
由已知得∠CBD=∠ABE,CB=BD,AB=BE,∴[CBAB=BDBE],
∴△CBD∽△ABE,∴∠DCB=∠EAB,
∵∠ADF=∠CDB,∴△ADF∽△CDB,
∴[ADDC=DFDB],∴[ADDF=DCDB],
∵∠ADC=∠FDB,∴△ADC∽△FDB,
∴∠ACD=∠ABF,
∵∠ACD + ∠DCB=90°,
∴∠EAB + ∠ABF=90°,
∴∠AFB=90°,∴BF⊥AE,
∵AB=BE,BF⊥AE,∴AF=EF.
故填AF = EF.
点评:解题关键是由已知发现图中存在的旋转型相似三角形,从而为证二次相似创造条件.
综上所述,解决旋转型相似问题的思路就是寻找变换规律,抓住旋转前后的不变量(旋转前后的旋转角、线段等),从而寻找相似所需要的角相等或对应边成比例等条件.