专题05 全等三角形重难点模型(五大模型)(解析版)_第1页
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专题05 全等三角形重难点模型(五大模型)(解析版)_第3页
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文档简介

专题05全等三角形重难点模型(五大模型)重难点题型归纳【模型一:一线三等角型】【模型二:手拉手模型】【模型三:半角模型】【模型四:对角互补模型】【模型五:平行+线段中点构造全等模型】【模型一:一线三等角型】如图一,∠D=∠BCA=∠E=90°,BC=AC。结论:Rt△BDC≌Rt△CEA模型二一线三等角全等模型如图二,∠D=∠BCA=∠E,BC=AC。结论:△BEC≌△CDA图一图二应用:①通过证明全等实现边角关系的转化,便于解决对应的几何问题;②与函数综合应用中有利于点的坐标的求解。【典例1】如图,平面直角坐标系中有点A(﹣1,0)和y轴上一动点B(0,a),其中a>0,以B点为直角顶点在第二象限内作等腰直角△ABC,设点C的坐标为(c,d).(1)当a=2时,则C点的坐标为;(2)动点B在运动的过程中,试判断c+d的值是否发生变化?若不变,请求出其值;若发生变化,请说明理由.【解答】解:(1)如图1中,过点C作CE⊥y轴于E,则∠CEB=∠AOB.∵△ABC是等腰直角三角形,∴BC=BA,∠ABC=90°,∴∠BCE+∠CBE=90°=∠BAO+∠CBE,∴∠BCE=∠ABO,在△BCE和△BAO中,,∴△CBE≌△BAO(AAS),∵A(﹣1,0),B(0,2),∴AO=BE=1,OB=CE=2,∴OE=1+2=3,∴C(﹣2,3),故答案为:(﹣2,3);(2)动点A在运动的过程中,c+d的值不变.理由:过点C作CE⊥y轴于E,则∠CEA=∠AOB,∵△ABC是等腰直角三角形,∴BC=BA,∠ABC=90°,∴∠BCE+∠CBE=90°=∠ABO+∠CBE,∴∠BCE=∠ABO,在△BCE和△BAO中,,∴△CBE≌△BAO(AAS),∵B(﹣1,0),A(0,a),∴BO=AE=1,AO=CE=a,∴OE=1+a,∴C(﹣a,1+a),又∵点C的坐标为(c,d),∴c+d=﹣a+1+a=1,即c+d的值不变.【变式1-1】(2021秋•鼓楼区校级期末)如图,在△PMN中,PM=PN,PM⊥PN,P(0,2),N(2,﹣2),则M的坐标是()A.(﹣2,0) B.(﹣2,0) C.(﹣2,0) D.(﹣4,0)【答案】D【解答】解:过点N作ND⊥y轴于点D,∵P(0,2),N(2,﹣2),∴OP=2,OD=2,DN=2,∴PD=4,∵PM⊥PN,∴∠MPN=90°,∴∠MPO+∠DPN=90°,又∵∠DPN+∠PND=90°,∴∠MPO=∠PND,又∵∠MOP=∠PDN=90°,∴△MOP≌△PDN(AAS),∴OM=PD=4,∴M(﹣4,0),故选:D.【变式1-2】(2022春•金牛区校级期中)在学习完“探索全等三角形全等的条件”一节后,一同学总结出很多全等三角形的模型,他设计了以下问题给同桌解决:如图,做一个“U”字形框架PABQ,其中AB=42cm,AP,BQ足够长,PA⊥AB于点A,点M从B出发向A运动,同时点N从B出发向Q运动,点M,N运动的速度之比为3:4,当两点运动到某一瞬间同时停止,此时在射线AP上取点C,使△ACM与△BMN全等,则线段AC的长为18或28cm.【答案】18或28.【解答】解:设BM=3tcm,则BN=4tcm,因为∠A=∠B=90°,使△ACM与△BMN全等,可分两种情况:情况一:当BM=AC,BN=AM时,∵BN=AM,AB=42cm,∴4t=42﹣3t,解得:t=6,∴AC=BM=3t=3×6=18cm;情况二:当BM=AM,BN=AC时,∵BM=AM,AB=42cm,∴3t=42﹣3t,解得:t=7,∴AC=BN=4t=4×7=28cm,综上所述,AC=18cm或AC=28cm.【变式1-3】(2022秋•青云谱区期末)阅读理解,自主探究:“一线三垂直”模型是“一线三等角”模型的特殊情况,即三个等角角度为90°,于是有三组边相互垂直.所以称为“一线三垂直模型”.当模型中有一组对应边长相等时,则模型中必定存在全等三角形.(1)问题解决:如图1,在等腰直角△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,过点C作直线DE,AD⊥DE于D,BE⊥DE于E,求证:△ADC≌△CEB;(2)问题探究:如图2,在等腰直角△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,过点C作直线CE,AD⊥CE于D,BE⊥CE于E,AD=2.5cm,DE=1.7cm,求BE的长;(3)拓展延伸:如图3,在平面直角坐标系中,A(﹣1,0),C(1,3),△ABC为等腰直角三角形,∠ACB=90°,AC=BC,求B点坐标.【答案】(1)证明见解析;(2)0.8cm;(3)(4,1).【解答】(1)证明:∵AD⊥DE,BE⊥DE,∴∠ADC=∠CEB=90°,∵∠ACB=90°,∴∠ACD+∠ECB=90°,∠DAC+∠ACD=90°,∴∠DAC=∠ECB,在△ADC和△CEB中,,∴△ADC≌△CEB(AAS);(2)解:∵BE⊥CE,AD⊥CE,∴∠ADC=∠CEB=90°,∴∠CBE+∠ECB=90°,∵∠ACB=90°,∴∠ECB+∠ACD=90°,∴∠ACD=∠CBE,在△ADC和△CEB中,,∴△ADC≌△CEB(AAS),∴AD=CE=2.5cm,CD=BE,∴BE=CD=CE﹣DE=2.5﹣1.7=0.8(cm),即BE的长为0.8cm;(3)解:如图3,过点C作直线l∥x轴,交y轴于点G,过A作AE⊥l于点E,过B作BF⊥l于点F,交x轴于点H,则∠AEC=∠CFB=∠ACB=90°,∵A(﹣1,0),C(1,3),∴EG=OA=1,CG=1,FH=AE=OG=3,∴CE=EG+CG=2,∵∠ACE+∠EAC=90°,∠ACE+∠FCB=90°,∴∠EAC=∠FCB,在△AEC和△CFB中,,∴△AEC≌△CFB(AAS),∴AE=CF=3,BF=CE=2,∴FG=CG+CF=1+3=4,BH=FH﹣BF=3﹣2=1,∴B点坐标为(4,1).【典例2】(1)猜想:如图1,已知:在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,直线m经过点A,BD⊥直线m,CE⊥直线m,垂足分别为点D、E.试猜想DE、BD、CE有怎样的数量关系,请直接写出;(2)探究:如果三个角不是直角,那结论是否会成立呢?如图2,将(1)中的条件改为:在△ABC中,AB=AC,D,A、E三点都在直线m上,并且有∠BDA=∠AEC=∠BAC=α(其中α为任意锐角或钝角)如果成立,请你给出证明;若不成立,请说明理由;(3)解决问题:如图3,F是角平分线上的一点,且△ABF和△ACF均为等边三角形,D、E分别是直线m上A点左右两侧的动点,D、E、A互不重合,在运动过程中线段DE的长度始终为n,连接BD、CE,若∠BDA=∠AEC=∠BAC,试判断△DEF的形状,并说明理由.【解答】解:(1)DE=BD+CE,理由如下:∵∠BAC=90°,∴∠BAD+∠CAE=90°,∵BD⊥m,CE⊥m,∴∠ADB=∠CEA=90°,∴∠BAD+∠ABD=90°,∴∠ABD=∠CAE,在△ADB和△CEA中,,∴△ADB≌△CEA(AAS),∴BD=AE,AD=CE,∴DE=AD+AE=BD+CE;(2)结论DE=BD+CE成立,理由如下:∵∠BAD+∠CAE=180°﹣∠BAC,∠BAD+∠ABD=180°﹣∠ADB,∠ADB=∠BAC,∴∠ABD=∠CAE,在△BAD和△ACE中,,∴△BAD≌△ACE(AAS),∴BD=AE,AD=CE,∴DE=DA+AE=BD+CE;(3)△DFE为等边三角形,理由如下:由(2)得,△BAD≌△ACE,∴BD=AE,∠ABD=∠CAE,∴∠ABD+∠FBA=∠CAE+FAC,即∠FBD=∠FAE,在△FBD和△FAE中,,∴△FBD≌△FAE(SAS),∴FD=FE,∠BFD=∠AFE,∴∠DFE=∠DFA+∠AFE=∠DFA+∠BFD=60°,∴△DFE为等边三角形.【变式2-1】(2022秋•汕尾期中)在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,直线MN经过点C,且AD⊥MN于D,BE⊥MN于E.(1)当直线MN绕点C旋转到图1的位置时,求证:DE=AD+BE.(2)当直线MN绕点C旋转到图2的位置时,(1)中的结论还成立吗?若成立,请给出证明;若不成立,说明理由.【答案】见试题解答内容【解答】证明:(1)∵AD⊥DE,BE⊥DE,∴∠ADC=∠BEC=90°,∵∠ACB=90°,∴∠ACD+∠BCE=90°,∠DAC+∠ACD=90°,∴∠DAC=∠BCE,在△ADC和△CEB中∴△ADC≌△CEB(AAS),∴AD=CE,CD=BE,∵DC+CE=DE,∴AD+BE=DE.(2)DE=AD﹣BE,理由:∵BE⊥EC,AD⊥CE,∴∠ADC=∠BEC=90°,∴∠EBC+∠ECB=90°,∵∠ACB=90°,∴∠ECB+∠ACE=90°,∴∠ACD=∠EBC,在△ADC和△CEB中,,∴△ADC≌△CEB(AAS),∴AD=CE,CD=BE,∴DE=EC﹣CD=AD﹣BE.【变式2-2】(2022秋•东台市月考)【一线三等角模型】如图1:点A、B、C在一条直线上,∠A=∠DBE=∠C,当BD=BE时,有△ABD≌△CEB.理由:∵∠A=∠DBE,∴∠D+∠DBA=180°﹣∠A,∠DBA+∠CBE=180°﹣∠DBE,∴∠D=∠CBE﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣请将全等证明过程补充完整.【模型运用】如图2:∠ABC=∠CAD=90°,AB=4,AC=AD,求△BAD的面积;【能力提升】如图3:在等边△DEF中,A,C分别为DE、DF边上的动点,AE=2CD,连接AC,以AC为边在△DEF内作等边△ABC,连接BF,当点A从点E向点D运动(不与点D重合)时,∠CFB的度数变化吗?如不变请求出它的度数,如变化,请说明它是怎样变化的?【答案】【一线三等角模型】证明见解析部分;【模型运用】8;【能力提升】∠CFB=30°.【解答】【一线三等角模型】证明:如图1:∵∠A=∠DBE,∴∠D+∠DBA=180°﹣∠A,∠DBA+∠CBE=180°﹣∠DBE,∴∠D=∠CBE,在△ABD和△CEB中,,∴△ABD≌△CEB(AAS);【模型运用】解:如图2:过点D作DT⊥BA交BA的延长线于点T.同法可证△ATD≌△CBA(AAS),∴DT=AB=4,∴S△ABD=×AB×DT=×4×4=8;【能力提升】解:∠CFB=30°不变.理由:如图3中,在CF上取一点N,使得FN=DC.∵△ABC,△DEF都是等边三角形,∴∠D=∠ACB=60°,DA=DF,CA=CB,∵AE=2CD,CD=FN,∴DA=CN,∵∠ACN=∠ACB+∠BCN=∠D+∠CAD,∴∠BCN=∠DAC,在△ADC和△CNB中,,∴△ADC≌△CNB(SAS),∴BN=CD,∠D=∠BNC=60°,∵NF=CD,∴NB=NF,∴∠NBF=∠NFB,∵∠BNC=∠NBF+∠NFB=60°,∴∠NFB=∠NBF=30°,∴∠CFB=30°.【模型二:手拉手模型】应用:①利用手拉手模型证明三角形全等,便于解决对应的几何问题;②作辅助线构造手拉手模型,难度比较大。【类型一:等边三角形中的手拉手模型】【典例3】阅读与理解:如图1,等边△BDE按如图所示方式设置.操作与证明:(1)操作:固定等边△ABC,将△BDE绕点B按逆时针方向旋转120°,连接AD,CE,如图2;在图2中,请直接写出线段CE与AD之间具有怎样的大小关系.(2)操作:若将图1中的△BDE,绕点B按逆时针方向旋转任意一个角度α(60°<α<180°),连接AD,CE,AD与CE相交于点M,连BM,如图3;在图3中线段CE与AD之间具有怎样的大小关系?∠EMD的度数是多少?证明你的结论.猜想与发现:(3)根据上面的操作过程,请你猜想在旋转过程中,∠DMB的度数大小是否会随着变化而变化?请证明你的结论.【解答】解:(1)EC=AD;∵将△BDE绕点B按逆时针方向旋转120°,∴∠ABD=∠CBE,在△EBC和△DBA中,,∴△EBC≌△DBA(SAS),∴EC=AD;(2)EC=AD,∠EMD=60°,理由如下:设AD与BE交于点O,∵将△BDE绕点B按逆时针方向旋转α度,∴∠EBC=∠DBA=α,∵△ABC与△BDE是等边三角形,∴BC=AB,BD=BE,∴△EBC≌△DBA(SAS),∴EC=AD,∠CEB=∠ADB,∵∠EOM=∠DOB,∴∠EMD=∠EBD=60°,(3)不变,理由如下:过点B作BH⊥AD于点H,BF⊥EC于点F,∵△EBC≌△DBA,∴S△EBC=S△DBA,AD=EC,∴BH=BF,∴MB平分∠DMC,∴∠DMB=,∴∠DMB的度数大小不变【变式3-1】如图,△ABC和△DCE都是等边三角形,且B,C,D三点在一条直线上,连接AD,BE相交于点P.(1)求证:BE=AD.(2)求∠APB的度数.【解答】(1)证明:∵△ABC和△DCE都是等边三角形,∴BC=AC,CE=CD,∠ACB=∠ECD=60°,∴∠ACB+∠ACE=∠ECD+∠ACE,即∠ACD=∠BCE,∴△ACD≌△BCE(SAS),∴AD=BE.(2)解:由(1)可得△ACD≌△BCE(SAS),∴∠DAC=∠EBC.∵∠ACB=∠DAC+∠ADC=60°,∴∠EBC+∠ADC=∠APB=60°,即∠APB=60°.【变式3-1】(2023春•佛山期末)在等边△ABC中,AB=6,点D是射线CB上一点,连接AD.(1)如图1,当点D在线段CB上时,在线段AC上取一点E,使得CE=BD,求证:AD=BE;(2)如图2,当点D在CB延长线上时,将线段AD绕点A逆时针旋转角度θ(0°<θ<180°)得到线段AF,连接BF,CF.①当AF位于∠BAC内部,且∠DAF恰好被AB平分时,若BD=2,求CF的长度;②如图3,当θ=120°时,记线段BF与线段AC的交点为G,猜想DC与AG的数量关系,并说明理由.【答案】(1)证明过程见解答;(2)①;②证明过程见解答.【解答】(1)证明:∵△ABC是等边三角形,∴AB=BC=AC,∠ABC=∠C=∠BAC=60°,在△ABD和△BCE中,,∴△ABD≌△BCE(SAS),∴AD=BE;(2)解:①过点F作FH⊥BC于点H,如图2,在△ABD和△ABF中,,∴△ABD≌△ABF(SAS),∴BF=BD=2,∠ABF=∠ABD=180°﹣∠ABC=120°,∴∠FBH=∠ABF﹣∠ABC=60°,在Rt△BFH中,∠BFH=90°﹣∠FBH=30°,∴BH=BF==1,HF2=BF2﹣BH2=22﹣12=3,∵CH=BC﹣BH=6﹣1=5,∴CF2=CH2+HF2=52+3=28,∴;②证明:延长AC到点M,使CM等于BD,连接FM,如图3,∵∠DAF=θ=120°,∠BAC=60°,∴∠DAB+∠MAF=120°﹣60°=60°,∵∠ADB+∠DAB=∠ABC=60°,∴∠ADB=∠MAF,又∵BC=AC,BD=CM,∴BC+BD=AC+CM,即:DC=AM,在△ADC和△FAM中,,∴△ADC≌△FAM(SAS),∴AC=MF,∠M=∠ACB=60°,∴MF=AB,∠M=∠BAC,在△ABG和△MFG中,,∴△ABG≌△MFG(AAS),∴AG=MG,∴AM=AG+MG=2AG,∴CD=2AG.【类型二:等腰三角形的手拉手模型】【典例4】在△ABC中,AB=AC,点D是直线BC上一点(不与B、C重合),以AD为一边在AD的右侧作△ADE,使AD=AE,∠DAE=∠BAC,连接CE.(1)如图1,当点D在线段BC上时,∠BAC=90°,①求证:BD=CE;②∠BCE=;(2)设∠BCE=a,∠BAC=β,①如图2,当点D在线段BC上移动,求证α+β=180°;②当点D在射线BC的反向延长线上移动,则a、β之间有怎样的数量关系?请直接写出你的结论.【解答】(1)①证明:∵AB=AC,AD=AE,∠BAD+∠DAC=∠DAC+∠CAE=90°,∴∠BAD=∠CAE,在△ABD与△ACE中,,∴△ABD≌△ACE(SAS),∴BD=CE;②由①知△ABD≌△ACE,∴∠B=∠ACE,∴∠BCE=∠ACB+∠ACE=∠ACB+∠B,又∵∠BAC=90°,∴∠BCE=90°,故答案为:90°;(2)①证明:∵AB=AC,AD=AE,∠BAD+∠DAC=∠DAC+∠CAE,∴∠BAD=∠CAE,在△ABD与△ACE中,,∴△ABD≌△ACE(SAS),∴∠B=∠ACE,∴∠B+∠ACB=α,∵∠BAC+∠B+∠ACB=180°,∴α+β=180°;②α=β.理由如下:如图,由①同理得,△ABD≌△ACE(SAS),∴∠ABD=∠ACE,∴∠BAC+∠ACB=∠ACB+∠BCE,∴∠BAC=∠BCE,即α=β.【变式4-1】如图,△ABC和△ADE都是等腰直角三角形,CE与BD相交于点M,BD交AC于点N.证明:(1)BD=CE;(2)BD⊥CE.【解答】证明:(1)∵∠BAC=∠DAE=90°∴∠BAC+∠CAD=∠DAE+∠CAD即∠CAE=∠BAD在△ABD和△ACE中∴△ABD≌△ACE(SAS)∴BD=CE(2)∵△ABD≌△ACE∴∠ABN=∠ACE∵∠ANB=∠CND∴∠ABN+∠ANB=∠CND+∠NCE=90°∴∠CMN=90°即BD⊥CE.【变式4-2】如图,在△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D为直线BC上一动点,连接AD,以AD为直角边作等腰直角三角形ADF.(1)如图1,若当点D在线段BC上时(不与点B、C重合),证明:△ACF≌△ABD;(2)如图2,当点D在线段BC的延长线上时,试猜想CF与BD的数量关系和位置关系,并说明理由.【解答】(1)证明:∵∠BAC=90°,△ADF是等腰直角三角形,∴∠CAF+∠CAD=90°,∠BAD+∠ACD=90°,∴∠CAF=∠BAD,在△ACF和△ABD中,,∴△ACF≌△ABD(SAS),(2)解:CF=BD,CF⊥BD.理由:∵∠CAB=∠DAF=90°,∴∠CAB+∠CAD=∠DAF+∠CAD,即∠CAF=∠BAD,在△ACF和△ABD中,,∴△ACF≌△ABD(SAS),∴CF=BD,∠ACF=∠B,∵AB=AC,∠BAC=90°,∴∠B=∠ACB=45°,∴∠BCF=∠ACF+∠ACB=45°+45°=90°,∴CF⊥BD【变式4-3】(2022秋•惠民县校级期末)(1)如图1,△ABC与△ADE均是顶角为40°的等腰三角形,BC、DE分别是底边,求证:BD=CE;(2)如图2,△ACB和△DCE均为等边三角形,点A、D、E在同一直线上,连接BE.填空:∠AEB的度数为60°;线段BE与AD之间的数量关系是BE=AD.(3)拓展探究如图3,△ACB和△DCE均为等腰直角三角形,∠ACB=∠DCE=90°,点A、D、E在同一直线上,CM为△DCE中DE边上的高,连接BE.请判断∠AEB的度数及线段CM、AE、BE之间的数量关系,并说明理由.【答案】见试题解答内容【解答】(1)证明:∵∠BAC=∠DAE=40°,∴∠BAC﹣∠DAC=∠DAE﹣∠DAC,即∠BAD=∠CAE,在△BAD和△CAE中,∴△BAD≌△CAE,∴BD=CE.(2)解:∵△ACB和△DCE均为等边三角形,∴AC=BC,CD=CE,∠ACB=∠DCE=60°,∠CDE=∠CED=60°,∴∠ACB﹣∠DCB=∠DCE﹣∠DCB,即∠ACD=∠BCE,在△ACD和△BCE中,∴△ACD≌△BCE,∴BE=AD,∠ADC=∠BEC,∵点A,D,E在同一直线上,∴∠ADC=180°﹣60°=120°,∴∠BEC=120°,∴∠AEB=∠BEC﹣∠CED=120°﹣60°=60°,综上,可得∠AEB的度数为60°;线段BE与AD之间的数量关系是:BE=AD.故答案为:60°、BE=AD.(3)解:∵△ACB和△DCE均为等腰直角三角形,∴AC=BC,CD=CE,∠ACB=∠DCE=90°,∠CDE=∠CED=45°,∴∠ACB﹣∠DCB=∠DCE﹣∠DCB,即∠ACD=∠BCE,在△ACD和△BCE中,,∴△ACD≌△BCE,∴BE=AD,∠BEC=∠ADC,∵点A,D,E在同一直线上,∴∠ADC=180﹣45=135°,∴∠BEC=135°,∴∠AEB=∠BEC﹣∠CED=135﹣45=90°;∵∠DCE=90°,CD=CE,CM⊥DE,∴CM=DM=EM,∴DE=DM+EM=2CM,∴AE=AD+DE=BE+2CM.【模型二:直角三角形中的手拉手模型】【典例5】△ABC与△BDE均为等腰直角三角形,∠ABC=∠DBE=90°.(1)如图1,当D,B,C在同一直线时,CE的延长线与AD交于点F.求证:∠CFA=90°;(2)当△ABC与△BDE的位置如图2时,CE的延长线与AD交于点F,猜想∠CFA的大小并证明你的结论;(3)如图3,当A,E,D在同一直线时(A,D在点E的异侧),CE与AB交于点G,∠BAD=∠ACE,求证:BG+AB=AC.【解答】(1)证明:∵△ABC和△DBE是等腰直角三角形,∴AB=BC,BD=BE,∠ABC=∠DBE=90°,在△ABD和△CBE中,,∴△ABD≌△CBE(SAS),∴∠BAD=∠BCE,∵∠BAD+∠AFE+∠FEA=∠BCE+∠ABC+∠BEC=180°,又∵∠FEA=∠BEC,∴∠CFA=∠ABC=90°.(2)解:∠CFA=90°.理由如下:同理可证△ABD≌△CBE(SAS),∴∠BAD=∠BCE,∴∠CFA=∠ABC=90°.(3)过点G作GH⊥AC于点H,同(2)可知∠BAD=∠BCE,∵∠BAD=∠ACE,∴∠ACE=∠BCE,∵AB⊥BC,GH⊥AC,∴BG=GH,∵∠BAC=45°,∴∠BAC=∠AGH=45°,∴GH=AH,∴AH=BG,在Rt△BCG和Rt△HCG中,,∴Rt△BCG≌Rt△HCG(HL),∴BC=CH,∴AC=AH+CH=BG+BC=BG+AB.【变式5】如图:已知△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D为直线BC上的一动点(点D不与点B、C重合),以AD为边作△ADE,使∠DAE=90°,AD=AE,连接CE.发现问题:如图1,当点D在边BC上时,(1)请写出BD和CE之间的位置关系为BD⊥CE,并猜想BC和CE、CD之间的数量关系:.(2)如图2,当点D在边BC的延长线上且其他条件不变时,(1)中BD和CE之间的位置关系;BC和CE、CD之间的数量关系是否成立?若成立,请证明;若不成立,请写出新的数量关系,说明理由;【解答】解:(1)∵∠BAC=90°,AB=AC,∴∠ABC=∠ACB=45°,∵∠BAC=∠DAE=90°,∴∠BAC﹣∠CAD=∠DAE﹣∠CAD,即∠BAD=∠CAE,在△ABD和△ACE中,,∴△ABD≌△ACE(SAS),∴BD=CE,∠ACE=∠ABD=45°,∴∠BCE=∠ACB+∠ACE=45°+45°=90°,BC=CD+BD=CD+CE,∴BD⊥CE,故答案为:BD⊥CE;BC=CD+CE;(2)BD⊥CE成立,数量关系不成立,关系为BC=CE﹣CD.理由如下:如图2,∵∠BAC=∠DAE=90°,∴∠BAC+∠CAD=∠DAE+∠CAD,即∠BAD=∠CAE,在△ABD和△ACE中,,∴△ABD≌△ACE(SAS),∴BD=CE,∠ACE=∠ABC,∴BD=BC+CD,∠ACE+∠ACB=90°,∴BD⊥CE;BC=CE﹣CD【模型三:作辅助线构造手拉手模型】【典例6】在△ABC中,AB=AC,∠ABC=α,点D是直线BC上一点,点C关于射线AD的对称点为点E.作直线BE交射线AD于点F.连接CF.(1)如图1,点D在线段BC上,补全图形,求∠AFB的大小(用含α的代数式表示);(2)如果∠α=60°,①如图2,当点D在线段BC上时,用等式表示线段AF,BF,CF之间的数量关系,并证明;②如图3,当点D在线段CB的延长线上时,直接写出线段AF、BF、CF之间的数量关系.【解答】解:(1)补全图形如下,连接AE,∵点E为点C关于AD的对称点,∴AE=AC,EF=FC,∠EAD=∠CAD,设∠EAD=∠CAD=x,∴∠CAE=2x,∵AB=AC,∴∠ACB=∠ABCα.∴∠BAE=180°﹣2x﹣2α,∴∠ABE+∠AEB=2x+2α,∵AE=AB,∴∠ABE=∠AEB=x+α,∴∠AFB=∠AEB﹣∠EAD=α;(2)①AF=BF+CF.延长FB至点G,使FG=FA,连接AG,∵AB=AC,∴∠ABC=α=60°,∴△ABC为等边三角形,∠BAC=60°,由(1)知∠AFB=α=60°,∴△AFG为等边三角形,∴AG=AF,∠GAF=60°,∴∠GAB=∠FAC,在△ABG和△ACF中,,∴△ABG≌△ACF(SAS),∴BG=CF,∴CF+BF=BG+BF=GF,∵GF=AF,∴AF=BF+CF;②结论为:CF=AF+BF.连接AE.∵点E为点C关于AD的对称点,∴AE=AC,EF=FC,∠EAD=∠CAD,设∠EAD=∠CAD=x,∴∠CAE=2x,∵AB=AC=AE,∴∠ACB=∠ABC=∠BAC=60°.∴∠DAB=x﹣60°,∴∠EAB=x+x﹣60°=2x﹣60°,∵AE=AB,∴∠ABE=∠AEB==120°﹣x,∴∠AFE=∠DAB+∠ABE=x﹣60°+120°﹣x=60°,在BE上取点G,使得FG=FA,连接AG,∴△AFG为等边三角形,∴AG=AF,∠GAF=60°,∴∠GAE=∠FAB=x﹣60°,在△AGE与△AFB中,,∴△AGE≌△AFB(SAS),∴BF=EG,∴EF=EG+FG=BF+AF,∴CF=EF=BF+AF.【变式6-1】(2022秋•西湖区校级期末)已知,∠MON=90°,点A在边OM上,点P是边ON上一动点,∠OAP=α.以线段AP为边在AP上方作等边△ABP,连接OB、BP,再以线段OB为边作等边△OBC(点C、P在OB的同侧),作CH⊥ON于点H.(1)如图1,α=60°.①依题意补全图形;②求∠BPH的度数;(2)如图2,当点P在射线ON上运动时,用等式表示线段OA与CH之间的数量关系,并证明.【答案】(1)①见解析;②90°;(2)OA=2CH.【解答】解:(1)①如图所示,即为所求;②∵△ABP是等边三角形,∴∠BPA=60°,∵∠OAP=α=60°,∴∠OPA=30°,∴∠BPH=180°﹣∠OPA﹣∠BPA=90°;(2)OA=2CH,证明如下:如图,连接BC,PC,由(2)可知,△ABP是等边三角形,∴BA=BP,∠ABP=∠BPA=60°,∵△BOC是等边三角形,∴BO=BC,∠BOC=60°,∴∠ABO=60°﹣∠OBP=∠PBC,∴△ABO≌△PBC(SAS),∴AO=PC,∠BPC=∠BAO,∵∠OAP=α,∴∠BAO=∠BAP+∠OAP=60°+α,∴∠BPC=60°+α,∵∠BPN=180°﹣∠APO﹣∠BPA=120°﹣(90°﹣α)=30°+α,∴∠HPC=∠BPC﹣∠BPN=30°,∵CH⊥ON,∴∠CHO=90°,在Rt△CHP中,PC=2CH,∴OA=2CH【模型三:半角模型】等角=要三角形中得半角模型【典例7】旋转变换是解决数学问题中一种重要的思想方法,通过旋转变换可以将分散的条件集中到一起,从而方便解决问题.已知,△ABC中,AB=AC,∠BAC=α,点D、E在边BC上,且.(1)如图a,当α=60°时,将△AEC绕点A顺时针旋转60°到△AFB的位置,连结DF.①∠DAF=;②求证:DF=DE;(2)如图b,当α=90°时,猜想BD、DE、CE的数量关系,并说明理由.【解答】(1)①解:由旋转知,AF=AE,∠BAF=∠CAE,∠EAF=60°,∵∠DAE=α,∠BAC=α=60°,∴∠DAE=×60°=30°,∴∠CAE+∠BAD=∠BAC﹣∠DAE=30°,∴∠DAF=∠BAD+∠BAF=∠BAD+∠CAE=30°,故答案为:30°;②证明:由①知,AF=AE,∠DAF=∠DAE=30°,∵AB=AC,∴△DAF≌△DAE(SAS),∴DF=DE;(2)解:DE2=BD2+CE2,理由如下:如图,将△AEC绕点A顺时针旋转90°到△AFB的位置,连结DF,∴AF=AE,∠EAF=90°=∠BAC,∴∠BAF=∠CAE,∴△BAF≌△CAE(SAS),∴BF=CE,∠ABF=∠ACE,在Rt△ABC中,∠C=∠ABC=45°,∴∠ABF=45°,∴∠DBF=90°,根据勾股定理得,DF2=BD2+BF2,∴DF2=BD2+CE2,同(1)②的方法得,DF=DE,∴DE2=BD2+CE2.【变式7】已知∠MBN=60°,等边△BEF与∠MBN顶点B重合,将等边△BEF绕顶点B顺时针旋转,边EF所在直线与∠MBN的BN边相交于点C,并在BM边上截取AB=BC,连接AE.(1)将等边△BEF旋转至如图①所示位置时,求证:CE=BE+AE;(2)将等边△BEF顺时针旋转至如图②、图③位置时,请分别直接写出AE,BE,CE之间的数量关系,不需要证明;(3)在(1)和(2)的条件下,若BF=4,AE=1,则CE=3或5.【解答】(1)证明:∵△BEF为等边三角形,∴BE=EF=BF,∠EBF=60°,∴∠EBA+∠ABF=60°,∵∠MBN=60°,∴∠CBF+∠ABF=60°,∴∠EBA=∠CBF,在△ABE与△CBF中,,∴△ABE≌△CBF(SAS),∴AE=CF,∵CE=EF+CF,∴CE=BE+AE;(2)解:图②结论为CE=BE﹣AE,图③结论为CE=AE﹣BE,图②的理由如下:∵△BEF为等边三角形,∴BE=EF=BF,∠EBF=60°,∴∠EBA+∠ABF=60°,∵∠MBN=60°,∴∠CBF+∠ABF=60°,∴∠EBA=∠CBF,在△ABE与△CBF中,,∴△ABE≌△CBF(SAS),∴AE=CF,∵CE=EF﹣CF,∴CE=BE﹣AE,图③的利用如下:∵△BEF为等边三角形,∴BE=EF=BF,∠EBF=60°,∴∠EBA+∠ABF=60°,∵∠MBN=60°,∴∠CBF+∠ABF=60°,∴∠EBA=∠CBF,在△ABE与△CBF中,,∴△ABE≌△CBF(SAS),∴AE=CF,∵CE=CF﹣EF,∴CE=AE﹣BE;(3)解:在(1)条件下,CE=BE+AE=BF+AE=4+1=5;在(2)条件下,CE=BE﹣AE=BF﹣AE=4﹣1=3,综上所述,CE=3或5,故答案为:3或5.【变式7-2】(2021秋•桦甸市期末)如图,△ABC是等边三角形,D是边BC上一点(点D不与点B,C重合),作∠EDF=60°,使角的两边分别交边AB,AC于点E,F,且BD=CF.(1)如图①,若DE⊥BC,则∠DFC=90度;(2)如图②,D是边BC上一点(点D不与点B,C重合),求证:BE=CD;(3)如图③,若D是边BC的中点,且AB=2,则四边形AEDF的周长为4.【答案】(1)90;(2)证明见解析;(3)4.【解答】解:(1)∵△ABC是等边三角形,∴∠B=∠C=60°,∵DE⊥BC,即∠BDE=90°,∠EDF=60°,∴∠BED=∠CDF=30°,∴∠DFC=90°,故答案为:90;(2)∵△ABC是等边三角形,∴∠B=∠C=60°,∵∠EDF+∠CDF=∠B+∠BED,且∠EDF=60°,∴∠CDF=∠BED,在△BDE和△CFD中,,∴△BDE≌△CFD(AAS),∴BE=CD;(3)∵△ABC是等边三角形,AB=2,∴∠B=∠C=60°,AB=BC=AC=2,∵D为BC中点,且BD=CF,∴BD=CD=CF=AF=1,由(2)知△BDE≌△CFD,∴BE=CD=1,DE=DF,∵∠B=60°,∴△BDE是等边三角形,∴DE=DF=1,则四边形AEDF的周长为AE+DE+DF+AF=4,故答案为:4.【变式7-3】】等边△ABC,D为△ABC外一点,∠BDC=120°,BD=DC,∠MDN=60°,射线DM与直线AB相交于点M,射线DN与直线AC相交于点N,①当点M、N在边AB、AC上,且DM=DN时,直接写出BM、NC、MN之间的数量关系.②当点M、N在边AB、AC上,且DM≠DN时,猜想①中的结论还成立吗?若成立,请证明.③当点M、N在边AB、CA的延长线上时,请画出图形,并写出BM、NC、MN之间的数量关系.【解答】解①BM、NC、MN之间的数量关系BM+NC=MN.②猜想:结论仍然成立.证明:在CN的反向延长线上截取CM1=BM,连接DM1.∵∠MBD=∠M1CD=90°,BD=CD,∴△DBM≌△DCM1,∴DM=DM1,∠MBD=∠M1CD,M1C=BM,∵∠MDN=60°,∠BDC=120°,∴∠M1DN=∠MDN=60°,∴△MDN≌△M1DN,∴MN=M1N=M1C+NC=BM+NC,③证明:在CN上截取CM1=BM,连接DM1.可证△DBM≌△DCM1,∴DM=DM1,可证∠CDN=∠MDN=60°,∴△MDN≌△M1DN,∴MN=M1N,∴NC﹣BM=MN.【模型四:对角互补模型】应用:通过做垂线或者利用旋转构造全等三角形解决问题。【典例9】(1)如图(1),在△ABC中,D是BC边上的中点,DE⊥DF,DE交AB于点E,DF交AC于点F,连接EF.若∠A=90°,探索线段BE、CF、EF之间的数量关系,并加以证明;(2)如图(2),在四边形ABDC中,∠B+∠C=180°,DB=DC,∠BDC=120°,以D为顶点作一个60°角,角的两边分别交AB、AC于E、F两点,连接EF,探索线段BE、CF、EF之间的数量关系,并加以证明.【解答】证明:(1)EF2=BE2+CF2,理由如下:如图(1)延长ED到G,使DG=ED,连接CG,FG,在△DCG与△DBE中,,∴△DCG≌△DBE(SAS),∴DG=DE,CG=BE,∠B=∠DCG,又∵DE⊥DF,∴FD垂直平分线段EG,∴FG=FE,∵∠A=90°,∴∠B+∠ACB=90°,∴∠FCG=90°,在△CFG中,CG2+CF2=FG2,∴EF2=BE2+CF2;(2)如图(2),结论:EF=EB+FC,理由如下:延长AB到M,使BM=CF,∵∠ABD+∠C=180°,又∠ABD+∠MBD=180°,∴∠MBD=∠C,在△BDM和△CDF中,,∴△BDM≌△CDF(SAS),∴DM=DF,∠BDM=∠CDF,∴∠EDM=∠EDB+∠BDM=∠EDB+∠CDF=∠CDB﹣∠EDF=120°﹣60°=60°=∠EDF,在△DEM和△DEF中,,∴△DEM≌△DEF(SAS),∴EF=EM,∴EF=EM=BE+BM=EB+CF.【变式9-1】(九台区期末)【教材呈现】如图是华师版八年级上册数学教材96页的部分内容.已知:如图13.5.4,OC是∠AOB的平分线,P是OC上任意一点,PD⊥OA,PE⊥OB,垂足分别为点D和点E.求证:PD=PE.分析:图中有两个直角三角形PDO和PEO,只要证明这两个三角形全等便可证得PD=PE.【问题解决】请根据教材分析,结合图①写出证明PD=PE的过程.【类比探究】(1)如图②,OC是∠AOB的平分线,P是OC上任意一点,点M,N分别在OB和OA上,连接PM和PN,若∠PMO+∠PNO=180°,求证:PM=PN;(2)如图③,△ABC的周长是12,BO、CO分别平分∠ABC和∠ACB,OD⊥BC于点D,若OD=3,则△ABC的面积为18.【答案】【问题解决】证明过程见解析.【类比探究】(1)证明过程见解析.(2)18.【解答】【问题解决】证明:在△OPE和△OPD中,,∴△OPE≌△OPD(AAS),∴PD=PE;【类比探究】(1)证明:如图②,过点P作PE⊥OB于E,PF⊥OA于F,∵OC是∠AOB的平分线,PE⊥OB,PF⊥OA,∴PE=PF,∵∠PMO+∠PME=180°,∠PMO+∠PNO=180°,∴∠PME=∠PNO,在△PME和△PNF中,,∴△PME≌△PNF(AAS),∴PM=PN;(2)解:过O作OE⊥AB与E,OF⊥AC于F,∵BO、CO分别平分∠ABC和∠ACB,∴EO=DO,OF=DO,∵OD=3,∴EO=FO=3,∵△ABC的周长是12,∴AB+BC+AC=12,∴△ABC的面积:AB•EO+AC•FO+CB•DO=(AB+AC+BC)=×12=18,故答案为:18.【变式9-2】(1)阅读理解:如图①,在△ABC中,若AB=5,AC=3,求BC边上的中线AD的取值范围.解决此问题可以用如下方法:延长AD到点E使DE=AD,再连接BE,这样就把AB,AC,2AD集中在△ABE中,利用三角形三边的关系可判断线段AE的取值范围是;则中线AD的取值范围是;(2)问题解决:如图②,在△ABC中,D是BC边的中点,DE⊥DF于点D,DE交AB于点E,DF交AC于点F,连接EF,此时:BE+CFEF(填“>”或“=”或“<”);(3)问题拓展:如图③,在四边形ABCD中,∠B+∠D=180,CB=CD,∠BCD=140°,以C为顶点作∠ECF=70°,边CE,CF分别交AB,AD于E,F两点,连接EF,此时:BE+DFEF(填“>”或“=”或“<“);(4)若在图③的四边形ABCD中,∠ECF=α(0°<α<90°),∠B+∠D=180,CB=CD,且(3)中的结论仍然成立,则∠BCD=(用含α的代数式表示).【解答】解:(1)在△ADC与△EDB中,,∴△ADC≌△EDB(SAS),∴BE=AC=3,在△ABE中,AB﹣BE<AE<AB+BE,即2<AE<8,∴2<2AD<8,∴1<AD<4,故答案为:2<AE<8;1<AD<4;(2)如图,延长FD至点G,使DG=DF,连接BG,EG,∵点D是BC的中点,∴DB=DC,∵∠BDG=∠CDF,DG=DF,∴△BDG≌△CDF(SAS),∴BG=CF,∵ED⊥FD,FD=GD,∴EF=EG,在△BEG中,BE+BG>EG,∴BE+CF>EF,故答案为:>;(3)BE+DF=EF,如图,延长AB至点G,使BG=DF,连接CG,∵∠ABC+∠D=180°,∠ABC+∠CBG=180°,∴∠CBG=∠D,又∵CB=CD,BG=DF,∴△CBG≌△CDF(SAS),∴CG=CF,∠BCG=∠DCF,∵∠BCD=140°,∠ECF=70°,∴∠DCF+∠BCE=70°,∴∠BCE+∠BCG=70°,∴∠ECG=∠ECF=70°,又∵CE=CE,CG=CF,∴△ECG≌△ECF(SAS),∴EG=EF,∵BE+BG=EG,∴BE+DF=EF,故答案为:=;(4)由(3)同理可得△CBG≌△CDF,∴CG=CF,∠BCG=∠DCF,若BE+DF=EF,则EG=EF,∴△ECF≌△ECG(SSS),∴∠ECG=∠ECF,∴∠BCD=2∠ECF=2α,故答案为:2α.【典例10】(1)如图1,四边形ABCD是边长为5cm的正方形,E,F分别在AD,CD边上,∠EBF=45°.为了求出△DEF的周长.小南同学的探究方法是:如图2,延长EA到H,使AH=CF,连接BH,先证△ABH≌△CBF,再证△EBH≌△EBF,得EF=EH,从而得到△DEF的周长=cm;(2)如图3,在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=100°,∠B=∠ADC=90°.E,F分别是线段BC,CD上的点.且∠EAF=50°.探究图中线段EF,BE,FD之间的数量关系;(3)如图4,若在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E,F分别是线段BC,CD上的点,且2∠EAF=∠BAD,(2)中的结论是否仍然成立,若成立,请证明,若不成立,请说明理由;(4)若在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,点E、F分别在CB、DC的延长线上,且2∠EAF=∠BAD,请画出图形,并直接写出线段EF、BE、FD之间的数量关系.【解答】解:(1)如图1,延长EA到H,使AH=CF,连接BH,∵四边形ABCD是正方形,∴AB=BC=AD=CD=5cm,∠BAD=∠BCD=90°,∴∠BAH=∠BCF=90°,又∵AH=CF,AB=BC,∴△ABH≌△CBF(SAS),∴BH=BF,∠ABH=∠CBF,∵∠EBF=45°,∴∠CBF+∠ABE=45°=∠HBA+∠ABE=∠EBF,∴∠EBH=∠EBF,又∵BH=BF,BE=BE,∴△EBH≌△EBF(SAS),∴EF=EH,∴EF=EH=AE+CF,∴△DEF的周长=DE+DF+EF=DE+DF+AE+CF=AD+CD=10(cm).故答案为:10.(2)EF=BE+DF.证明:如图2所示,延长FD到点G.使DG=BE.连接AG,在△ABE和△ADG中,,∴△ABE≌△ADG(SAS),∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,∵∠BAD=100°,∠EAF=50°,∴∠BAE+∠FAD=∠DAG+∠FAD=50°,∴∠EAF=∠FAG=50°,在△EAF和△GAF中,,∴△EAF≌△GAF(SAS),∴EF=FG=DF+DG,∴EF=BE+DF;(3)成立.证明:如图3,延长EB到G,使BG=DF,连接AG.∵∠ABC+∠D=180°,∠ABG+∠ABC=180°,∴∠ABG=∠D,∵在△ABG与△ADF中,,∴△ABG≌△ADF(SAS),∴AG=AF,∠BAG=∠DAF,∵2∠EAF=∠BAD,∴∠DAF+∠BAE=∠BAG+∠BAE=∠BAD=∠EAF,∴∠GAE=∠EAF,又AE=AE,∴△AEG≌△AEF(SAS),∴EG=EF,∵EG=BE+BG,∴EF=BE+FD;(4)EF=DF﹣BE,理由如下:在DF上截取DH,使DH=BE,∵∠ABC+∠ADC=180°,∠ABC+∠ABE=180°,∴∠ABE=∠ADH,且AB=AD,DH=BE,∴△ABE≌△ADH(SAS),∴∠BAE=∠DAH,AH=AE,∵∠EAF=∠BAD,∴∠DAH+∠BAF=∠BAD,∴∠HAF=∠BAD=∠EAF,且AF=AF,AE=AH,∴△FAH≌△FAE(SAS),∴HF=EF,∴EF=HF=DF﹣DH=DF﹣BE【变式10-1】如图,在四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E,F分别是边BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,求证:EF=BE+FD.【解答】证明:延长CB至M,使BM=FD,连接AM,如图所示:∵∠ABC+∠D=180°,∠ABM+∠ABC=180°,∴∠ABM=∠D,在△ABM与△ADF中,,∴△ABM≌△ADF(SAS),∴AF=AM,∠BAM=∠DAF,∵∠EAF=∠BAD,∴∠DAF+∠BAE=∠BAD=∠FAE,∴∠BAM+∠BAE=∠EAF,即∠MAE=∠EAF,在△AME与△AFE中,,∴△AME≌△AFE(SAS),∴EF=ME,∵ME=BE+BM,∴EF=BE+FD.【变式10-2】“截长补短法”证明线段的和差问题:先阅读背景材料,猜想结论并填空,然后做问题探究.背景材料:(1)如图1:在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=120°,∠B=∠ADC=90°,E,F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=60°.探究图中线段BE,EF,FD之间的数量关系.探究的方法是,延长FD到点G.使DG=BE,连接AG,先证明△ABE≌△ADG,再证明△AEF≌△AGF,可得出的结论是.探索问题:(2)如图2,若四边形ABCD中,AB=AD,∠B+∠D=180°,E,F分别是BC,CD上的点,且∠EAF=∠BAD,上述结论是否仍然成立?成立的话,请写出推理过程.【解答】证明:(1)在△ABE和△ADG中,,∴△ABE≌△ADG(SAS),∴AE=AG,∠BAE=∠DAG,∵∠EAF=∠BAD,∴∠GAF=∠DAG+∠DAF=∠BAE+∠DAF=∠BAD﹣∠EAF=∠EAF,∴∠EAF=∠GAF,在△AEF和△GAF中,,∴△AEF≌△AGF(SAS),∴EF=FG,∵FG=DG+DF

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