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突破半角问题

2011-12-29

数学教学通讯·小学版 2011年12期

   ■在等边三角形ABC的两边AB,AC所在直线上分别有M,N两点,点D为△ABC外一点,且∠MDN=60°,∠BDC=120°,BD=CD. 探究:当点M,N分别在直线AB,AC上移动时,BM,NC,MN之间的数量关系及△AMN的周长Q与等边三角形ABC的周长L的关系.
  (1)如图1,当点M,N在边AB,AC上,且DM=DN时,BM,NC,MN之间的数量关系式为_____,此时■=_____.
  (2)如图2,当点M,N在边AB,AC上,且DM≠DN时,猜想(1)中的两个结论还成立吗?写出你的猜想并加以证明.
  (3)如图3,当点M,N分别在边AB,CA的延长线上时,若AN=x,则Q=________(用含x,L的代数式表示).
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  ■ 由于∠MDN=■∠BDC,因此我们可以考虑把两个小角∠BDM,∠CDN合并在一起,组成和∠MDN大小相等的新角.
  ■ (1)BM+NC=MN;■=■.
  (2)猜想:仍然成立. 证明如下:如图4,延长AC至点E,使CE=BM,连结DE. 因为BD=CD,且∠BDC=120°,所以∠DBC=∠DCB=30°. 因为△ABC是等边三角形,所以∠MBD=∠NCD=90°. 所以△MBD≌△ECD. 所以DM=DE,∠BDM=∠CDE. 所以∠EDN=∠BDC-∠MDN=60°. 在△MDN与△EDN中,DM=DE,∠MDN=∠EDN,DN=DN, 所以△MDN≌△EDN. 所以MN=NE=NC+BM. 所以△AMN的周长Q=AM+AN+MN=(AM+BM)+(AN+NC)=AB+AC=2AB,而等边三角形ABC的周长L=3AB,所以■=■.
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  (3)2x+■L.
   ■如图5,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,点D,E分别为线段BC上两动点,若∠DAE=45°,探究线段BD,DE,EC三条线段之间的数量关系.
  小明的思路是:把△AEC绕点A顺时针旋转90°,得到△ABE′,连结E′D,使问题得到解决.请你参考小明的思路探究并解决下列问题.
  (1)猜想BD,DE,EC三条线段之间存在的数量关系式,并对你的猜想给予证明.
  (2)当动点E在线段BC上,动点D运动到线段CB延长线上时,如图6,其他条件不变,(1)中探究的结论是否发生改变?请说明你的猜想并给予证明.
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  ■ 因为∠DAE=■∠BAC,所以我们可以考虑能否把两个小角∠BAD,∠CAE合并在一起,组成和∠DAE大小相等的新角.
  ■ (1)DE2=BD+EC2. 证明如下:如图7,将△AEC绕点A顺时针旋转90°得到△ABE′,则△ACE≌△ABE′. 所以BE′=EC,AE′=AE,∠C=∠ABE′,∠EAC=∠E′AB. 在Rt△ABC中,因为AB=AC,所以∠ABC=∠ACB=45°. 所以∠ABC+∠ABE′=90°,即∠E′BD=90°. 所以E′B2+BD2=E′D2. 又因为∠DAE=45°,所以∠BAD+∠EAC=45°. 所以∠E′AB+∠BAD=45°,即∠E′AD=45°. 所以△AE′D≌△AED. 所以DE=DE′. 所以DE2=BD2+EC2.
  (2)关系式DE2=BD2+EC2仍然成立. 证明如下:将△ADB沿直线AD对折,得△AFD,连结FE,则△AFD≌△ABD. 所以AF=AB,FD=DB,∠FAD=∠BAD,∠AFD=∠ABD. 又因为AB=AC,所以AF=AC. 因为∠FAE=∠FAD+∠DAE=∠FAD+45°,∠CAE=∠BAC-∠BAE=90°-(∠DAE-∠BAD)=45°+∠DAB,所以∠FAE=∠EAC. 又因为AE=AE,所以△AFE≌△ACE. 所以FE=EC,∠AFE=∠ACE=45°,∠AFD=∠ABD=180°-∠ABC=135°. 所以∠DFE=∠AFD-∠AFE=135°-45°=90°. 所以在Rt△DFE中,DF2+FE2=DE2,即DE2=BD2+EC2.
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  此类问题我们可以总结为:
  天下三分(一角三分)
  英雄半出(半角居中)
  吴蜀联合(两小合并)
  力抗强敌(与半抗衡)