如图 求解这道题

图形的变换专题无疑是中考的“三点”(重点、难点、热点),其中折叠问题占着极其重要的地位,应引起中考备战期间学生的高度重视.本文拟以几道难能可贵的小题来叙说折叠问题中的精彩,以盼达到抛砖引玉之效!

题1:(来源:好朋友浙江温州俞卫胜大师)

如图1,在矩形ABCD中,AB=3,BC=4,点E是边AB上一点,且AE=2EB,点P是边BC上一点,连接EP,过点P作PQ⊥PE交射线CD于点Q.若点C关于直线PQ的对称点正好落在边AD上,求BP的值.

法一(利用“折痕垂直平分对应点连线段”这一重要结论,构造相似三角形):

第一步:如图1-1-1,连接CC’,则CC’⊥PQ,由PQ⊥PE知CC’∥PE,易得△BPE∽△DC’C,且相似比为1:3,设BP=x,则C’D=3x;

这里得到C’D=3x是解决此道题目的关键所在,这里本质上是巧妙借助了折叠问题中“折痕垂直平分对应点的连线”这一重要结论,同学们需予以关注,这个看似普普通通的结论往往可以出奇制胜!

第二步:如图1-1-2,利用对称或折叠,锁定四边形PCDC’,其本质上是一个直角梯形,且四边均已知或者已表示成x的代数式,这就注定了问题可解;

第三步:如图1-1-3,过点C’作C’G⊥PC于点G,将目光聚焦在Rt△PGC’上,由勾股定理便可列出方程进行求解(具体过程及答案略)!

至此本问题已顺利解出,求解的关键是得出C’D的长度,这里运用了“折痕垂直平分对应点的连线”这一重要结论,下面再提供一个得到C’D长度的方法:

法二(利用折叠问题中“角平分线+平行线→等腰三角形”这一重要结论,构造等腰三角形):

第一步:如图1-2-1,类比“倍长中线”辅助线的思路,延长PE、DA交于点F,则易得△BPE∽△AFE,且相似比为1:2,设BP=x,则AF=2x;

第二步:如图1-2-2,由PQ⊥PE及对称,易推得∠FPC’=∠EPB,又由平行易知∠EPB=∠F,从而有∠FPC’=∠F,即△FPC’是等腰三角形;

这一步的本质其实是折叠问题中“角平分线+平行线→等腰三角形”的重要结论,即翻折问题中经常会出现等腰三角形,这一点学生应予以高度重视!

得出△FPC’是等腰三角形后,再通过对称或翻折不变性,很容易推得C’D=3x,下面的解答过程同法一,不再赘述!

法二中先构造了一个“平行8字型”相似结构,得出相似比,再通过折叠问题中“角平分线+平行线→等腰三角形”这一重要结论,锁定等腰△FPC’即可顺利表示出问题的关键C’D的长,值得同学们好好回味!

另外,此题得出C’D=3x后,若是没能发现梯形PCDC’(毕竟梯形在中考里直接不会提及,课本中直接删除了梯形的相关内容),也可以利用同学们熟知的“一线三直角”相似结构搞定问题,只是计算上可能稍显麻烦而已,下面提供简要的思路:

法三(利用“折痕垂直平分对应点连线段”这一重要结论,构造相似三角形):

第一步:如图1-3-1,识别到“一线三直角”相似结构,即Rt△BPE∽Rt△CQP,则CQ=x(4-x);

第二步:如图1-3-2,将目光聚焦在Rt△C’DQ中,由勾股定理即可列出方程进行求解;

值得一提的是,这里的计算表面上稍显复杂,其实最后列出的勾股方程中,将x(4-x)看作一个整体,其平方整个会抵消,根本不会出现所谓“四次方”,计算也并非多么复杂,同学们可以不妨一试,强化自己的计算能力与巧算意识!

 题2:(来源:好朋友浙江温州俞卫胜大师)

如图2,在平面直角坐标系中,已知A(4,0),B(4,3),C(0,3),D在线段BC上,且CD=3DB,点E是线段OA上一点,连接DE,若点A关于直线DE的对称点恰好落在y轴上,求点E的坐标.

本题呈上两种巧妙解法;

巧法一(利用折痕上的点到对应点距离相等,结合题目特殊性,巧构全等或巧用勾股):

第一步:如图2-1-1,连接AD及A’D,由对称或折叠不变性易知AD=A’D,再发现题目中有一个特殊性CD=AB=3,识别一组全等三角形,即Rt△A’CD≌Rt△DBA,从而有A’C=DB=1,故OA’=2;

这一步得出OA’的长是解决此题的关键所在,这里巧妙连线,识别全等,方法妙哉!当然若没有CD=AB=3这一特殊性,虽全等不存在了,然仍可以在这两个直角三角形中利用两次“勾股定理”的方式列出方程计算出A’C的长,进而得到OA’的长!此法带给我们的“惊喜”之感,这真的需要同学们用心琢磨!并且这一方法还会在下面的题4中“粉墨登场”,展示其迷人风姿!

第二步:如图2-1-2,连接A’E,得出OA’=2后,设OE=x,再次利用对称或折叠不变性易知A’E=AE=4-x,将目光聚焦在Rt△A’OE中,利用勾股定理即可列出方程进行求解,下略;

此法第一步可以说“精彩至极”,尤其是不存在这个巧合的全等之后,我们利用两次勾股定理列方程的方式进行求解,值得同学们体悟,这种利用题中两条线段相等,进而其平方相等,再分别锁定两个直角三角形,列出这两个相等边的平方的表达式,即得方程,妙趣横生,在很多问题中都有体现,不仅局限于折叠问题中,同学们可以做个有心人,比如本次一模中第26题圆中求半径就是采用此法,可以说是一种应用较广泛的“通解通法”!

巧法二(利用“折痕垂直平分对应点连线段”,识别与构造“矩形中十字架结构”):

第一步:如图2-2-1,由对称或折叠问题中“折痕垂直平分对应点的连线”知AA’⊥DE,联想到“矩形中垂直结构”过点D作DG⊥OA于点G,易知Rt△A’OA∽Rt△EGD,且其相似比为4:3,从而可以设OA’=4x,GE=3x;

这一步的关键是识别并构造“矩形中垂直结构”,也可形象地称之为“矩形中的十字架结构”,这个结构在本人作品《广猛说题系列之一道徐州中考折叠问题的两种解法》详细介绍过,并利用这个结构解决了两道2016年中考真题,方法惊艳,模型巧妙,有兴趣的同学可以温习下!

第二步:如图2-2-2,将目光聚焦在Rt△A’OE中,利用对称或折叠不变性,可将其三边均表示出来,接下来列勾股定理求解之即可,不再赘述!

此法中巧妙识别“矩形中垂直结构”或称之为“矩形中的十字架结构”,从而巧设线段,勾股求解,妙哉妙哉!更有趣的是,若将上面两个巧法合二为一,则妙趣横生!由法二巧设后结合巧法一可以得出4x=2这一极其简单的方程,再求出OE=3-3x,绝对的口算!同学们,折叠问题有趣吗?你爱上了数学吗?

前面两题中有关折叠的几个重要性质,这里有必要小结下:

(1)折叠的两部分全等,进而所有对应的元素均相等:如对应边相等、对应角相等、折痕上的点到对应点距离相等;

(2)折痕垂直平分对应点连线段,进而得到垂直条件,为构造相似作铺垫;

(3)折叠问题中“角平分线+平行线→等腰三角形”,即折叠加上平行线会出现等腰三角形,往往是解题的必胜法宝!

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