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文档简介
对角互补模型综合应用(知识解读)
【专驳说跚】
共顶点模型,即四边形或构成的几何图形中,相对的角互补。主要:含90。的对角互补,
含120。的对角互补,两种类型,种类不同,得出的个别结论会有所区别。解决此类题型常
用到的辅助线画法主要有两种:旋转法和过顶点作两垂线.
【方放技巧】
类型一:含90°的对角互补模型
(1)如图,NAOB=NDCE=90°,OC平分/AOB,则有以下结论:
(2)如图,/AOB=NDCE=90°,OC平分NAOB,当NDCE的一边与AO的延长线交于点D
时,则有以下结论:
③SaOCEOCP=5
S4。。~
类型二:含120°的对角互补模型
(1)如图,ZAOB=2ZDCE=120°,0C平分/AOB,则有以下结论:
②OD+OE=OC.
③s„+seq
4
(2)如图,ZAOB=ZDCE=90°,0C平分NAOB,当NDCE的一边与A0的延长线交于点D
时,则有以下结论:
.QCD=-
③A(A.X"SA(TvI*20C~
【真例今折】
【类型一:含90°的对角互补模型】
【典例1](1)如图1,在四边形ABCQ中,AB=AD,ZB=ZD=90°,E、F分别是边
BC、CD上的点,且线段EF、BE、FD之间的关系是;
2
(不需要证明)
(2)如图2,在四边形A8CD中,AB=AD,ZB+ZZ)=180°,E、/分别是边8C、CD
上的点,且(1)中的结论是否仍然成立?若成立,请证明.若不成
2
立,请写出它们之间的数量关系,并证明.
(3)如图3,在四边形ABC。中,AB=AD,ZB+ZD=180°,E、尸分别是边BC、CD
延长线上的点,且/切尸=」/氏4£),(1)中的结论是否仍然成立?若成立,请证明.若
2
不成立,请写出它们之间的数量关系,并证明.
【变式1-1]如图,在△A8C中,AB=AC,N54C=90°,直角/EPF的顶点P是8c的
中点,两边PE、尸尸分别交AB、AC于点E、F,连接跖交A尸于点G,以下五个结论:
①NB=NC=45°;②AP=EF;③NAFP和NAEP互补;④△■£/不是等腰直角三角形;
⑤四边形AEP尸的面积是△ABC面积的反,其中正确的结论是()
4
A.①②③B.①②④⑤C.①③④⑤D.①③④
【变式1-2](1)如图1,在四边形ABC。中,AB=AD,ZBAD=l00°,ZB=ZADC=
90°.E,尸分别是BC,CD上的点.且NEA尸=50°.探究图中线段EF,BE,F£)之间
的数量关系.
小明同学探究的方法是:延长FD到点G,使DG=BE,连接AG,先证明△A2E四△AOG,
再证明斯0ZVIGR可得出结论,他的结论是(直接写结论,不需证明);
(2)如图2,若在四边形A8CD中,AB=AD,ZB+ZZ)=180°,E,F分别是8C,CD
上的点,且上述结论是否仍然成立,若成立,请证明,若不成立,请
说明理由;
(3)如图3,四边形ABCD是边长为7的正方形,/EBF=45:直接写出△£>£1〃的周
长.
【变式1-3](1)如图①,在四边形ABC。中,AB=AD,ZB=ZD=90°,E,尸分别是
边BC,C。上的点,且请直接写出线段EF,BE,FD之间的数量关
2
系:;
(2)如图②,在四边形ABC。中,AB^AD,ZB+Z£>=180°,E,尸分别是边BC,CD
上的点,且/切尸=a/54。,(1)中的结论是否仍然成立?请写出证明过程;
2
(3)在四边形A3CD中,AB=AD,ZB+ZD=180°,E,尸分别是边BC,CD所在直
线上的点,且请直接写出线段ERBE,FD之间的数量关系:.
2
【变式1-4】问题探究:如图1,在AABC中,点。是8c的中点,DELDF,DE交AB于
点、E,交AC于点R连接EF.
①BE、CB与E尸之间的关系为:BE+CFEF;(填“>”、“=”或“<”)
②若NA=90°,探索线段BE、CF、EP之间的等量关系,并加以证明.
问题解决:如图2,在四边形ABZJC中,ZB+ZC=180°,DB=DC,ZB£>C=130°,
以。为顶点作/瓦加=65°,/即尸的两边分别交A3、AC于£、尸两点,连接ER探
索线段BE、CF、EF之间的数量关系,并加以证明.
A
【类型二:含120°的对角互补模型】
【典例2】问题背景:如图1,在四边形ABC。中,AB=AD,NA4O=120°,/B=/ADC
=90°,E,尸分别是BC,CD上的点,且NEAF=60°,探究图中线段BE,EF,FD
之间的数量关系,小王同学探究此问题的方法是,延长9到点G.使连接
AG,先证明△ABEg△4DG,再证明△AEF也凡可得出结论,他的结论应是;
探索延伸:如图2,若在四边形ABC。中,AB=A。,ZB+ZD=180°,E,尸分别是8C,
CD上的点,且上述结论是否仍然成立,并说明理由;
2
实际应用:如图3,在某次军事演习中,舰艇甲在指挥中心(O处)北偏西30°的A处,
舰艇乙在指挥中心南偏东70°的8处,并且两舰艇到指挥中心的距离相等,接到行动指
令后,舰艇甲向正东方向以70海里/小时的速度前进,舰艇乙沿北偏东50°的方向以90
海里/小时的速度,前进2小时后,指挥中心观测到甲、乙两舰艇分别到达E,尸处,且
两舰艇之间的夹角为70°,试求此时两舰艇之间的距离.
G
图1图2图3
【变式2-1]如图,△ABC是边长为6的等边三角形,BD=CD,ZBDC=120°,以点。
为顶点作一个60°角,使其两边分别交于点交AC于点N,连结则
的周长是
【变式2-2】【问题背景】
如图1:在四边形中,AB^AD,ZBA£>=120°,NB=NADC=90°,E、F分
另ij是8C、CQ上的点,且NEAF=60°,试探究图中线段BE、EF、FO之间的数量关系.
小王同学探究此问题的方法是:延长式£>到点G,使DG=BE,连接AG,先证明△ABE
^AADG,再证明△?!£1/会△AGF,可得出结论,他的结论应是.
【探索延伸】如图2,若在四边形ABC。中,AB=AD,ZB+ZD=180°,E、尸分别是
BC,CD上的点,且上述结论是否仍然成立,并说明理由.
2
【学以致用】
如图3,四边形ABCD是边长为5的正方形,/EBF=45°,直接写出△。跖的周长
对角互补模型综合应用(知识解读)
【专毁饯明】
共顶点模型,即四边形或构成的几何图形中,相对的角互补。主要:含90。的对角互补,
含120。的对角互补,两种类型,种类不同,得出的个别结论会有所区别。解决此类题型常
用到的辅助线画法主要有两种:旋转法和过顶点作两垂线.
【方放技巧】
类型一:含90°的对角互补模型
(1)如图,NAOB=NDCE=90°,0C平分NAOB,则有以下结论:
③S.OC"+S,0r产1。。2
(2)如图,NAOB=NDCE=90°,0C平分/AOB,当NDCE的一边与A0的延长线交于点D
时,则有以下结论:
③S*OC£SAOCD=5℃~
类型二:含120。的对角互补模型
(1)如图,ZAOB=2ZDCE=120°,0C平分/AOB,则有以下结论:
作法1作法2
@OD+OE-OC.
.
=
③S+S40c有
(2)如图,ZAOB=ZDCE=90°,OC平分/AOB,当/DCE的一边与AO的延长线交于点D
时,则有以下结论:
③KOCE~S太〃=—0C~
【典例今析】
【类型一:含90°的对角互补模型】
【典例1】(1)如图1,在四边形ABC。中,AB^AD,ZB=ZD=90°,E、尸分别是边
BC、CD上的点,且/胡尸=1/54。,线段£尸、BE、FD之间的关系是;
2
(不需要证明)
(2)如图2,在四边形A8CD中,AB=AD,ZB+ZZ)=180°,E、/分别是边8C、CD
上的点,且(1)中的结论是否仍然成立?若成立,请证明.若不成
2
立,请写出它们之间的数量关系,并证明.
(3)如图3,在四边形ABC。中,AB^AD,ZB+ZD=180°,E、尸分别是边8C、CD
延长线上的点,且(1)中的结论是否仍然成立?若成立,请证明.若
2
不成立,请写出它们之间的数量关系,并证明.
【解答】解:(1)EF=BE+FD,
理由如下:如图1,延长C2至G,使BG=DF,连接AG,
在△ABG和△AOF中,
rAB=AD
-ZABG=ZD=90°>
BG=DF
:.AABG^AADF(SAS),
:.AG=AF,ZBAG=ZDAF,
':ZEAF=XzBAD,
2
ZDAF+ZBAE=ZEAF,
:.ZGAE=ZBAG+ZBAE=ZDAF+ZBAE=ZEAF,
在△G4E和中,
'AG=AF
<ZGAE=ZFAE)
AE=AE
.,.△GAE^AM£(SAS),
:.EF=EG,
":EG=BG+BE=BE+DF,
:.EF=BE+FD,
故答案为:EF=BE+FD-,
(2)(1)中的结论仍然成立,
理由如下:如图2,延长CB至使BM=DF,连接AM,
VZABC+ZZ>=180°,ZABC+Z1=180°,
:.Z1=ZD,
在△ABM和△A。/中,
/.AABM^AADF(SAS),
:.AM=AF,Z3=Z2,
"?ZEAF=^ZBAD,
2
.*.Z3+Z4=Z£AF,
ZEAM=Z3+Z4=Z2+Z4=ZEAF,
在△M4E和△ME中,
,AM=AF
,ZMAE=ZFAE>
AE=AE
/\MAE^/\FAE(SAS),
:.EF=EM,
EM=BM+BE=BE+DF,
:.EF=BE+FD;
(3)(1)中的结论不成立,EF=BE-FD,
理由如下:如图3,在仍上截取8"=。尸,连接AH,
同(2)中证法可得,0△ADR
:.AH=AF,ZBAH=ZDAF,
:.ZHAE=ZFAE,
在△HAE和△物E中,
'AH=AF
-ZHAE=ZFAE>
AE=AE
/.(SAS),
:.EF=EH,
•:EH=BE-BH=BE-DF,
E
图1图3
【变式1-1]如图,在△ABC中,AB=AC,ZBAC=90°,直角/EPE的顶点P是BC的
中点,两边尸£、尸尸分别交A3、AC于点E、F,连接EE交AP于点G,以下五个结论:
①/B=NC=45°;②AP=EF;③NAEP和/AEP互补;④△£2尸是等腰直角三角形;
⑤四边形A"尸的面积是△ABC面积的旦,其中正确的结论是()
A.①②③B.①②④⑤C.①③④⑤D.①③④
【答案】D
【解答】解::AB=AC,ZBAC=90°,
:.ZB=ZC=45°,
故①正确;
•.,点尸为BC的中点,ZBAC=90°,AB=AC,
:.AP=CP,ZAPC=90°,ZBAP=ZC=45°,
':ZEPF=ZAPC,
:.ZAPE=ZFPC,
在和△CED中,
,ZEAP=ZC
-AP=PC,
ZAPE=ZCPF
.♦.△AEP咨ACFP(ASA),
:.PE=PF,
乙EPF是等腰直角三角形,
四边形AEPF的面积为SMEP+S^AFP—SACPF+SMPF—SAAPC——SAABC,
2
故④正确,⑤不正确;
;/R4C=/EPF=90°,
/AFP和/AEP互补,
故③正确;
不是定长,故②不正确.
..•正确的有:①③④,
故选:D.
【变式1-2](1)如图1,在四边形ABC。中,AB=AD,ZBAD=IOO°,ZB=ZADC=
90°.E,尸分别是BC,CD上的点.且NEAP=50°.探究图中线段ERBE,即之间
的数量关系.
小明同学探究的方法是:延长FD到点G,使DG=BE,连接AG,先证明△ABE四△AOG,
再证明△AEFgZXAGF,可得出结论,他的结论是EF=BE+DF(直接写结论,不需
证明);
(2)如图2,若在四边形ABC。中,AB=AD,ZB+ZD=180°,E,F分别是BC,CD
上的点,且2/胡尸=N54。,上述结论是否仍然成立,若成立,请证明,若不成立,请
说明理由;
(3)如图3,四边形ABCZ)是边长为7的正方形,NEBF=45°,直接写出△。所的周
长.
【解答】证明:(1)延长尸。到点G.使DG=2E.连接AG,
在△ABE和△AOG中,
AAABE^AADG(SAS),
:.AE=AG,ZBAE=ZDAG,
\"ZBAD=W0°,ZEAF=50°,
ZBAE+ZFAD=NZMG+NEW=50°,
:.ZEAF=ZFAG=50°,
在和AGA产中,
AE=AG
ZEAF=ZGAF-
AF=AF
.•.△EAF^AGAF(SAS),
:.EF=FG=DF+DG,
:.EF=BE+DF,
故答案为:EF^BE+DF;
(2)结论仍然成立,
理由如下:如图2,延长到G,使BG=DF,连接AG.
VZABC+ZD=180°,ZABG+ZABC=180°,
:.ZABG=ZD,
:在△ABG与△A。尸中,
rAB=AD
<ZABG=ZD>
BG=DF
AAABG^AADF(SAS),
:.AG=AF,ZBAG=ZDAF,
;2/EAF=/BAD,
:.ZDAF+ZBAE=NBAG+/BAE=工/BAD=ZEAF,
2
:.ZGAE=ZEAF,
又AE=AE,
:.^AEG^^AEF(SAS),
;.EG=EF.
;EG=BE+BG.
:.EF=BE+FD;
(3)如图,延长E4到H,使AH=CF,连接BH,
:.AB=BC=7=AD=CD,ZBAD=ZBCD=90°,
:.ZBAH=ZBCF=90°,
又•:AH=CF,AB=BC,
•・•△ABH咨LCBF(SAS),
:・BH=BF,/ABH=/CBF,
•:/EBF=45°,
:.ZCBF+ZABE=45°=NHBA+/ABE=NEBF,
:./EBH=/EBF,
又•:BH=BF,BE=BE,
:.AEBHmAEBF(SAS),
:・EF=EH,
;・EF=EH=AE+CF,
:.ADEF的周长=DE+DF+EF=DE+DF+AE+CF=AD+CD=14.
【变式1-3](1)如图①,在四边形ABC。中,ZB=ZD=90°,E,歹分别是
边BC,CO上的点,且NEAb=』NBAD请直接写出线段ERBE,尸。之间的数量关
2
系:;
(2)如图②,在四边形A3CD中,AB=ADfZB+ZZ)=180°,E,b分别是边3C,CD
上的点,且(1)中的结论是否仍然成立?请写出证明过程;
2
(3)在四边形ABC。中,AB^AD,ZB+Z£>=180°,E,尸分别是边BC,CD所在直
线上的点,且请直接写出线段所,BE,FD之间的数量关系:.
2
:在与△&£)/中,
AAABG^AADF(SAS).
:.AG=AF,Z1=Z2,
:.Z\+Z3=Z2+Z3=1.ZBAD=ZEAF.
2
:.ZGAE=ZEAF.
又AE=AE,
易证△AEG安△AEK
:.EG=EF.
':EG=BE+BG.
:.EF=BE+FD
(2)(1)中的结论E/=2E+FD仍然成立.
理由是:如图2,延长匹到G,使BG=OE连接AG.
VZABC+Z£>=180°,ZABG+ZABC=1SQ°,
:.ZABG=ZD,
:在与△&£)尸中,
fAB=AD
<ZABG=ZD>
BG=DF
AAABG^AADF(SAS).
:.AG^AF,N1=N2,
.\Z1+Z3=Z2+Z3=AZBAD=ZEAF.
2
:./GAE=/EAF.
又AE=AE,
,AAEG^AAEF.
:.EG=EF.
•;EG=BE+BG.
:.EF=BE+FD
(3)当(1)结论EF=BE+FD成立,
当图三中,EF=BE-FD或EF=FD-BE.
证明:在BE上截取8G,使3G=。/,连接AG.
':ZB+ZADC=180°,ZADF+ZADC=180°,
・•・/B=ZADF.
':在4ABG与△AZ)尸中,
/./\ABG^/\ADF(SAS).
AZBAG=ZDAF,AG=AF.
:.ZBAG+ZEAD=/DAF+NEAD=/EAF=Z/BAD.
2
:.ZGAE=ZEAF.
*:AE=AE,
:.AAEG^AAEF(SAS).
:.EG=EF
':EG=BE-BG
:.EF=BE-FD.
同理可得::.EG=EF
':EG=BG-BE
:.EF=FD-BE.
故答案为:(1)EF=BE+FD;(2)成立;(3)EF=BE+FD或EF=BEFD或EF
FD-BE.
图1
【变式1-4】问题探究:如图1,在△ABC中,点。是8c的中点,DELDF,DE交AB于
点、E,DF交AC于点F,连接
①BE、CF与EF之间的关系为:BE+CFEF;(填“>”、"=”或“<”)
②若NA=90°,探索线段BE、CF、斯之间的等量关系,并加以证明.
问题解决:如图2,在四边形A8OC中,ZB+ZC=180°,DB=DC,ZBDC=13Q°,
以。为顶点作/即P=65°,/即尸的两边分别交A3、AC于£、尸两点,连接EE探
索线段BE、CF、Eb之间的数量关系,并加以证明.
【解答】解:(1)如图1中,延长皮)到",使得DH=DE,连接CH,FH.
,:BD=CD,ZBDE=ZCDH,DE=DH,
:.ABDEmACDH(SAS),
:.BE=CH,
,:DE=DH,FD1.EH,
:.FE=FH,
在△PCH■中,CH+CF>FH,
:.BE+CF>EF.
故答案为〉.
(2)结论:EF2=BE1+CF2.
理由:如图2中,延长E0到H,使得连接CH,FH.
■:BD=CD,NBDE=/CDH,DE=DH,
:,ABDE咨ACDH(SAS),
;.BE=CH,/B=NDCH,
■;DE=DH,FD2EH,
:・FE=FH,
VZA=90°,
AZB+ZACB=90°,
AZACB+ZDCH=90°,
:.ZFCH=90°,
AF//2=CH2+CF2,
:.EF1=BE1+CF2.
(3)如图3中,结论:EF=BE+CF.
理由:・;DB=DC,ZB+ZACZ)=180°,
・•・可以将△OBE绕点。顺时针旋转得到△OCH,A,C,H共线.
VZBZ)C=130°,NE。尸=65°,
ZCDH+ZCDF=NBDE+ZCDF=65°,
:.ZFDE=ZFDH,
,:DF=DF,DE=DH,
:./\FDE^/\FDH(SAS),
:.EF=FH,
':FH=CF+CH=CF+BE,
:.EF=BE+CF.
【类型二:含120。的对角互补模型】
【典例2】问题背景:如图1,在四边形48。中,AB=AD,NA4O=120°,/B=/ADC
=90°,E,F分别是BC,CD上的点,且NEAF=60°,探究图中线段BE,EF,FD
之间的数量关系,小王同学探究此问题的方法是,延长FD到点G.使DG=BE.连接
AG,先证明△ABEg△AOG,再证明△AEFgA4G凡可得出结论,他的结论应是;
探索延伸:如图2,若在四边形ABC。中,AB,ZB+ZD=180°,E,尸分别是BC,
CD上的点,且上述结论是否仍然成立,并说明理由;
2
实际应用:如图3,在某次军事演习中,舰艇甲在指挥中心(。处)北偏西30°的A处,
舰艇乙在指挥中心南偏东70°的8处,并且两舰艇到指挥中心的距离相等,接到行动指
令后,舰艇甲向正东方向以70海里/小时的速度前进,舰艇乙沿北偏东50°的方向以90
海里/小时的速度,前进2小时后,指挥中心观测到甲、乙两舰艇分别到达E,尸处,且
两舰艇之间的夹角为70°,试求此时两舰艇之间的距离.
G
图1图2图3
【解答】解:问题背景:由题意:△ABE四△ADG,/\AEF^/\AGF,
:.BE=DG,EF=GF,
:.EF=FG=DF+DG=BE+FD.
故答案为:EF=BE+FD.
探索延伸:EF=BE+FD仍然成立.
理由:如图2,延长ED到点G,DG=BE,连接AG
':ZB+ZADC=180°,ZADG+ZADC=180°,
:.ZB^ZADG,
5L":AB=AD,
在△ABE和△ADG中,
,AB=AD
-NB=NADG,
BE=DG
/.AABE^AADG(SAS),
:.AE=AG,ZBAE=ZDAG,
又:/胡尸二工/胡。,
2
/E4G=ZFAD+ZDAG^ZFAD+ZBAE=ZBAD-ZEAF,
=ZBAD-XZBAD=1ZBAD,
22
:.ZEAF=ZGAF.
在AAE尸和△AGF中,
'AE=AG
<ZEAF=ZGAF>
AF=AF
AAEF^AAGF(SAS),
:.EF=FG,
又,JFG=DG+DF=BE+DF,
;.EF=BE+FD.
实际应用:如图3,连接ER延长AE,2厂相交于点C,
在四边形AOBC中,
:/AOB=30°+90°+20°=140°,ZFOE=70a=^ZAOB,
2
又:O4=02,ZOAC+ZOBC=6Q°+120°=180°,符合探索延伸中的条件,
结论EF=AE+FB成立.
即,EF=AE+FB=2X(70+90)=320(海里)
答:此时两舰艇之间的距离为320海里.
图2
【变式2-1]如图,△ABC是边长为6的等边三角形,BD=CD,ZBZ)C=120°,以点。
为顶点作一个60°角,使其两边分别交A8于点交AC于点N,连结MN,则△AMN
的周长是.
【解答】解:•••△2OC是等腰三角形,且/BOC=120°,
:.ZBCD=ZDBC=30°,
AABC是边长为4的等边三角形,
ZABC=ZBAC=ZBCA^60°,
:.ZDBA^ZDCA^90°,
延长AB至尸,使BF=CN,连接DR
在△BDF和ACND中,
:.ABDF沿丛CND(SAS),
:.ZBDF=ZCDN,DF=DN,
VZMDN=60°,
:.ZBDM+ZCDN=60°,
ZBDM+ZBDF=60°,
在和△£)河/中,
:.ADMN”ADMF(SAS),
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