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1、拔高專題:旋轉變化中的壓軸題
一、基本模型構建
常見模型
思考
上圖中,△AE′B旋轉到AED的位置,可得△AE′E為 等腰 三角形。如果四邊形ABCD是矩形或正方形,則三角形AE′E為等腰直角三角形。
上圖中,△ABC旋轉到△ADE的位置,可以得到∠EAC= ∠DAB ,如果∠B=60°,所以△ADB為 等邊 三角形.
二、拔高精講精練
探究點一:以三角形為基礎的圖形的旋轉變換
例1:(2015?盤錦中考)如圖1,△ABC和△AED都是等腰直角三角形,∠BAC=∠EAD=90°,點B在線段AE上,點C在線段AD上.
(1)請直接寫出線段BE與線段C
2、D的關系: BE=CD ;
(2)如圖2,將圖1中的△ABC繞點A順時針旋轉角α(0<α<360°),
①(1)中的結論是否成立?若成立,請利用圖2證明;若不成立,請說明理由;
②當AC=ED時,探究在△ABC旋轉的過程中,是否存在這樣的角α,使以A、B、C、D四點為頂點的四邊形是平行四邊形?若存在,請直接寫出角α的度數;若不存在,請說明理由.
解:(1)∵△ABC和△AED都是等腰直角三角形,∠BAC=∠EAD=90°,∴AB=AC,AE=AD,
∴AE-AB=AD-AC,∴BE=CD;
(2)①∵△ABC和△AED都是等腰直角三角形,∠BAC=∠EAD=90°,∴AB=
3、AC,AE=AD,
由旋轉的性質可得∠BAE=∠CAD,在△BAE與△CAD中,,
∴△BAE≌△CAD(SAS),∴BE=CD;
②∵以A、B、C、D四點為頂點的四邊形是平行四邊形,△ABC和△AED都是等腰直角三角形,
∴∠ABC=∠ADC=45°,∵AC=ED,∴AC=CD,∴∠CAD=45°,或360°-90°-45°=225°,
∴角α的度數是45°或225°.
等腰直角三角形的性質,等量代換,旋轉的性質,全等三角形的判定和性質,平行四邊形的判定和性質,綜合性較強
【變式訓練】1. 如圖①,在Rt△ABC和Rt△EDC中,∠ACB=∠ECD=90°,AC=EC=BC
4、=DC,AB與EC交于F,ED與AB、BC分別交于M、H.
(1)求證:CF=CH;
(2)如圖②,Rt△ABC不動,將Rt△EDC繞點C旋轉到∠BCE=45°時,判斷四邊形ACDM的形狀,并證明你的結論.
(1)證明:∵∠ACB=∠ECD=90°,AC=BC=CD=CE,∴∠1=∠2=90°-∠BCE,∠A=∠B=∠D=∠E=45°,
在△ACF和△DCH中,,∴△ACF≌△DCH,∴CF=CH;
(2)四邊形ACDM是菱形,證明:∵∠ACB=∠ECD=90°,∠BCE=45°,∴∠1=∠2=90°-45°=45°,
∵∠A=∠D=45°,∴∠A+∠ACD=45°+90°+4
5、5°=180°,同理∠D+∠ACD=180°,∴AM∥DC,AC∥DM,
∴四邊形ACDM是平行四邊形,∵AC=CD,∴四邊形ACDM是菱形.
【教師總結】三角形從一個位置旋轉到另一個位置,除去對應線段和對應角相等外,里面也存在著相等的角,和全等三角形,在解決問題過程要善于將“基本圖形”分離出來分析。
探究點二 以四邊形為基礎的圖形的旋轉變換
例2:根據圖形回答問題:
(1)線段AB上任取一點C,分別以AC和BC為邊作等邊三角形,試回答△ACE可看作哪個三角形怎么樣旋轉得到.(不用說明理由)
(2)線段AB上任取一點C,分別以AC和BC為邊作正方形,連接DG,M為DG中點
6、,連接EM并延長交FG于N,連接FM,猜測FM和EM的關系,并說明理由.
(3)在(2)的基礎上將正方形CBGF繞C點旋轉,其它條件不變,猜測FM和EM的關系,并說明理由.
解:(1)將△ACE以點C為旋轉中心,順時針方向旋轉60°后得到△DCB,所以可得△ACE可以由△DCB以C點為軸逆時針旋轉60度得到.
(2)FM⊥ME,FM=ME,連接GN和DE, 在△DME和△GMN中,,
∴△DME≌△GMN(AAS),∴DM=MN,DE=NG,∴FN=FG-NG=FG-DE=FC-EC=FE,
∴△NFE是等腰直角三角形,
∴FM⊥ME,并且FM=ME(等腰三角形中線就是垂線,直
7、角三角形中線等于斜邊的一半)
(3)延長EM至N點,使EM=MN,連接NG、EF、FN.(EC與DM的交點標為P,FC與DM交點標為Q)
在△DME和△GMN中,,∴△DME≌△GMN.∴DE=NG,∠EDM=∠NGM,
∴EC=NG,∵∠ECF=180°-∠CPQ-∠CQP=180°-∠DPE-∠FQG=180°-(90°-∠MDE)-(90°-∠FGM)=∠EDM+∠FGM,∵∠NGM+∠FGM=∠NGF,∴∠ECF=∠NGF,∵EC=DE=NG,
在△ECF和△NGF中,,∴△ECF≌△NGF,∴EF=NF,∠EFC=∠NFG,
∴∠EMN=∠EFC+∠CFN=∠NFG+∠
8、CFN=∠CFG=90°,∴△EFN是等腰直角三角形,∴FM⊥EM,并且FM=EM。
【變式訓練】2. 兩個長為2cm,寬為1cm的長方形,擺放在直線l上(如圖①),CE=2cm,將長方形ABCD繞著點C順時針旋轉α角,將長方形EFGH繞著點E逆時針旋轉相同的角度.
(1)當旋轉到頂點D、H重合時,連接AE、CG,求證:△AED≌△GCD(如圖②).
(2)當α=45°時(如圖③),求證:四邊形MHND為正方形.
證明:(1)如圖②,∵由題意知,AD=GD,ED=CD,∠ADC=∠GDE=90°,
∴∠ADC+∠CDE=∠GDE+∠CDE,即∠ADE=∠GDC,在△AED與△GCD中,,
∴△AED≌△GCD(SAS);
(2)如圖③,∵α=45°,BC∥EH,∴∠NCE=∠NEC=45°,CN=NE,∴∠CNE=90°,
∴∠DNH=90°,∵∠D=∠H=90°,∴四邊形MHND是矩形,∵CN=NE,∴DN=NH,∴矩形MHND是正方形.
【教師總結】四邊形的旋轉,可以構造全等三角形,在根據旋轉的性質畫出相應的圖形,再綜合其他知識解決.
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