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寻找构造⟹ 理解运用—相似的基本图形思想2

 一个大风子 2021-06-05
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在学习相似的过程中,我们会碰到这样的一个例题,很基础。

如图所示,添加下列哪个条件不能得到△ACD∽△ABC(   )

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这个题目选择项C是无法证明△ACD∽△ABC的,但是这个图形却是相似中很重要的一个基本图形,在很多综合题中都有所体现,特别的是这个相似中存在一组比例中项,即图片在很多的解答证明中都需要用到,一是利用相似得比例中项去求解线段的长,二是利用比例中项证明相似。

我们提炼出这个基本图形和它的两个变式。


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基本图形二:

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以及将CD进行平移造成的下面两幅图

有些老师称为“母子”相似

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例题:如图所示,△ABC中,AC=4,BC=5,AB=6,点P为AC中点,过点P的一条直线交边BC于点Q,且△CPQ与△ABC相似,求CQ的长。

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分析:

此题中对△CPQ与△ABC相似并未用符号限定对应关系,所以我们只能确定点C和点C对应,其他两个顶点的对应要分情况讨论,也就是说分△CPQ∽△CAB和△CPQ∽△CBA两种情况来讨论。


解答:

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引申一:

若点Q在AB上,且△APQ与△ABC相似,这样的点Q存在吗?试求出所有存在的AQ的长。


解答:

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通过刚才的分析,我们发现当点P是AC中点时,过点P的一条直线将△ABC所截,若截得的三角形和原△ABC相似,这样的直线有4条。如果点P不是AC中点,仅仅时AC边上任意一点呢?


引申二:

如图所示,△ABC中,AC=4,BC=5,AB=6,点P为AC边上异于A、C的任意一点,过点P的一条直线将△ABC截为两半,且和△ABC的另一边相交于点Q,截得的三角形与△ABC相似,这样的直线有几条?


分析:

这个问题其实是刚才两个问题的综合,所以我们只需要试着画出刚才的相似就行了。


解答:

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如图所示,无论P在AC上哪个位置,必然存在PQ1∥AB,PQ3∥BC两种状况,由于∠B是△ABC中最小的角,所以∠CPQ1>∠B、∠APQ3>∠B,所以必然存在直线PQ2、PQ4,所以这样的直线永远有4条。

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我们发现这样的直线仍然有4条,由于点P在△ABC最短的边AC上,我们思考如果点P在另外的边上呢?


引申三:

如图所示,△ABC中,AC=4,BC=5,AB=6,点P为AB边上异于A、C的任意一点,过点P的一条直线将△ABC截为两半,且和△ABC的另一边相交于点Q,截得的三角形与△ABC相似,这样的直线有几条?

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分析:

通过刚才的思考,我们发现和另外两边平行的线是显然存在的(如下图所示),我们主要需要考虑的是形如上面的基本图形的是否存在。在图(5)和图(6)中,当P点在P1左侧时,点Q3也是存在的,在P1右侧时,点Q3不存在;同理,当P点在P2右侧时,点Q4也是存在的,在P2左侧时,点Q4不存在。

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综上考虑,我们得到:

如下图所示,

当点P在AP2段时,这样的直线有3条;

当点P在P2P1段时,这样的直线有4条;

当点P在P1B段时,这样的直线有3条。

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解答:

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刚才我们思考的都是锐角三角形的情况,如果△ABC是一个直角三角形,甚至是一个钝角三角形,那结论又该如何呢?


引申四:

如图所示,△ABC中,AC=3,BC=4,AB=5,点P为AB边上异于A、C的任意一点,过点P的一条直线将△ABC截为两半,且和△ABC的另一边相交于点Q,截得的三角形与△ABC相似,这样的直线有几条?

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分析:

按照刚才的思考方式,我们主要考虑不平行的相似基本图形。如下图所示。

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解答:

无论点P在AB上何处,这样的直线都只有3条。


引申五:

如图所示,△ABC中,AC=4,BC=5,AB=8,点P为AB边上异于A、C的任意一点,过点P的一条直线将△ABC截为两半,且和△ABC的另一边相交于点Q,截得的三角形与△ABC相似,这样的直线有几条?

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分析:

和前面的类似,如下图所示的两个平行时显然存在的,主要考虑的是另外的情况,如图(7)图(8),我们只需要求出此时的AP1和AP2的长就行了。

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解答:

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通过刚才的分析,我相信大家会对这个基本图形有更深刻的理解。类似的图形在中考中也非常的多,下面我就给出两道中考题,我们一起体会一下这个相似基本图形(第一题可以直接找到,第二题需要构造)

1.如图,AB为⊙O的直径,C为⊙O上一点,D是弧BC的中点,BC与AD、OD分别交于点E、F.

(1)求证:DO∥AC;

(2)求证:DE·DA=DC2

(3)若tan∠CAD=图片,求sin∠CDA的值.

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2.如图,△ABC中,∠ACB=90°,D为AB上一点,以CD为直径的⊙O交BC于点E,连接AE交CD于点P,交⊙O于点F,连接DF,∠CAE=∠ADF.

(1)判断AB与⊙O的位置关系,并说明理由;

(2)若PF:PC=1:2,AF=5,求CP的长.

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