【初中数学】王桥 :为什么要做垂线?——中考多见的12种做垂线的策略
几何之难,难在辅助线。几何辅助线的实质可谓精彩纷呈。添加辅助线充分考察了转化思想、数形结合思想、类比头脑、构造等数学思想。如何添加辅助线既是教学的重点,也是学生学习的难点。一轮复习,在帮助学生建立知识系统的同时,更要帮忙他们建立起方法系统!——这也是连续四年我们召开一轮备考研讨会所达成的共识。
咱们今天先聊聊中考最多见的辅助线:垂线!
为什么要做垂线?什么情况下要做垂线?过哪些点作哪些线的垂线?……这些都是即日我们需要涉及到的内容。
常言道:没有规矩,不成方圆。规和矩是华夏古人发明的用来测量和画圆方的工具。
《周髀算经》中叙述了周公与商高的一段对话,周公问商高:“大哉言数,请问用矩之道?”商高说:“平矩以正绳,偃矩以望高,覆矩以测深,卧矩以知远.环矩认为圆,合矩以为方…。”
翻译为现在的语言就是周公说:“数学真是了不起呵!请问怎样使用‘矩’呢?”商高答道:“把矩放平了,可以测定水平和铅直方向;把矩立起来,可以测量高度;把矩反过来倒置,可以测量深度;把矩卧于地面,可以测定水平距离;将矩环转一周,可以得到圆形;将两矩合起来,可以得到长方形.……”
请看下图:
是不是给人以杂乱无章的感觉?
世界本来是有秩序的。为了让这些杂乱无章的线条更守秩序,我们不妨对他们进行归整:
是不是给人以赏心悦目的感觉?
水平和铅垂是两种最重要的生命状态。水平的更趋稳定,铅垂的更具有生命力,把倾斜的线段转化为水平的线段或铅垂的线段,也是最重要的“斜化正”策略!
做垂线的基本理论依据是垂线的基本性质:经过一点有且只有一条直线垂直于已知直线!
做垂线的根本目的有三个:一是构造直角三角形,进而可以运用直角三角形的相关性质、三角函数等相关知识进行矛盾转化;二是通过作垂线段,运用面积法来解决问题;三是运用垂线段最短的性质。
具体来讲,初中主要有以下12种情况需要做垂线:分享给大家:
一、作等腰三角形底边上的高,运用等腰三角形的三线合一性;
【解析】遇等腰三角形,想三线合一!
二、作角平分线上的点到两边的距离;
例2、如图,在△ABC中,∠BAC=90°,AB=3,AC=4.AD平分∠BAC交BC于D,则BD的长为 .
三、知面积、求面积——高不离积、积不离高;
例3、如图,已知△ABC的面积是√3的等边三角形,△ABC∽△ADE,AB=2AD,∠BAD=45°,AC与DE相交于点F,则△AEF的面积等于__________(结果保留根号).
四、斜线段放正——把斜线段转化为直角三角形的斜边;
五、斜直角放正——构造弦图、三垂直模型;
六、遇到特殊角的三角函数作垂线——构造直角三角形,运用三角函数的定义
例6、如图,已知△ABC,AB=AC=1,∠A=36°,∠ABC的平分线BD交AC于点D,则AD的长是______,cosA的值是______________.(结果保留根号)
七、作梯形的高,把梯形转化为直角三角形和矩形问题;
例7、如图,在四边形ABCD中,AB∥CD,连接AC,BD.若∠ACB=90°,AC=BC,AB=BD,则∠ADC= .
八、对角互补作双垂——构造旋转全等或相似
例8、(2022天门)已知CD是△ABC的角平分线,点E,F分别在边AC,BC上,AD=m,,BD=n,△ADE与△BDF的面积之和为S.
(1)填空:当∠ACB=90°,DE⊥AC,DF⊥BC时,
①如图1,若∠B=45°,m=5√2,则n=_____________,S=_____________;
②如图2,若∠B=60°,m=4√3,则n=_____________,S=_____________;
(2)如图3,当∠ACB=∠EDF=90°时,探究S与m、n的数量关系,并说明理由:
(3)如图4,当∠ACB=60°,∠EDF=120°,m=6,n=4时,请直接写出S的大小.
(2)对角互补做双垂!
如图3中,过点D作DM⊥AC于点M,DN⊥BC于点N.
∵DM⊥AC,DN⊥BC,CD平分∠ACB,∴DM=DN,∵∠DMC=∠DNC=∠MCN=90°,∴四边形DNCM是矩形,∴DM=DN,∴四边形DMCN是正方形,∴∠MDN=∠EDF=90°,∴∠MDE=∠NDF,∵∠DME=∠DNF,∴△DME≌△DNF(ASA),∴S=S△ADE+S△BDF=S△ADM+S△BDN,把△BDN绕点D逆时针旋转90°得到右边△ADH,∠ADH=90°,AD=m,DH=n,∴S=1/2mn;
(3)如图4中,过点D作DM⊥AC于点M,DN⊥BC于点N.
∵DM⊥AC,DN⊥BC,CD平分∠ACB,∴DM=DN,∵∠DMC=∠DNC=90°,∴∠MDN=180°﹣∠ACB=120°,∴∠EDF=∠MDN=120°,∴∠EDM=∠FDN,∵∠DME=∠DNF=90°,∴△DME≌△DNF(AAS),∴S=S△ADE+S△BDF=S△ADM+S△BDN,把△ADM绕点顺时针旋转120°得到△DNT,∠BDT=60°,DT=6,DB=4,过点B作BH⊥DT于点H,
九、知坐标,求坐标,作双垂——铅垂法;
十、作弦心距,运用垂径定理;
例10——2、如图,AB是⊙O的直径,EF与⊙O相交于点C、D,AE⊥EF于点E,BF⊥EF于点F,试找出EF上相等的线段,并证明你的结论.
【解析】做弦心距
如图,作OM垂直CD于M,则MC=MD。因为AE⊥EF,BF⊥EF,则AE∥OM∥BF,∵OA=OB,∴ME=MF,∴EC=FD,ED=FC。
十一、切线的判定——作垂直,证半径
例11、如图,已知梯形ABCD中,AD∥BC,∠A=90°,AD+BC=CD。
求证:(1)以CD为直径的圆与AB相切;
(2)以AB为直径的圆与CD相切。
十二、求点到直线的最短路径问题——做垂直,垂线段最短
例12、如图,正方形ABCD的边长为4,E为BC上一点,且BE=1,F为AB边上的一个动点,连接EF,以EF为边向右侧作等边△EFG,连接CG,则CG的最小值为 .
只有把知识和能力锤炼的炉火纯青,融会贯通,才能跳出条条框框的束缚,以无招胜有招。更多中考常见的辅助线策略,请参阅
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