专题14 全等与相似模型-一线三等角(K字)模型(教师卷).docx
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1、专题14 全等与相似模型-一线三等角(K字)模型全等三角形与相似三角形在中考数学几何模块中占据着重要地位。相似三角形与其它知识点结合以综合题的形式呈现,其变化很多,难度大,是中考的常考题型。如果大家平时注重解题方法,熟练掌握基本解题模型,再遇到该类问题就信心更足了本专题就一线三等角模型进行梳理及对应试题分析,方便掌握。模型1.一线三等角(K型图)模型【模型解读】在某条直线上有三个角相等,利用平角为180与三角形内角和为180,证得两个三角形全等。【常见模型及证法】同侧型一线三等角: 锐角一线三等角 直角一线三等角(“K型图”) 钝角一线三等角 条件:+ CE=DE证明思路: + 任一边相等异侧
2、型一线三等角:锐角一线三等角 直角一线三等角 钝角一线三等角 条件: + 任意一边相等证明思路:+任一边相等例1(2021山东日照中考真题)如图,在矩形中,点从点出发,以的速度沿边向点运动,到达点停止,同时,点从点出发,以的速度沿边向点运动,到达点停止,规定其中一个动点停止运动时,另一个动点也随之停止运动当为_时,与全等【答案】2或【分析】可分两种情况:得到,得到,然后分别计算出的值,进而得到的值【详解】解:当,时,解得:,解得:;当,时,解得:,解得:,综上所述,当或时,与全等,故答案为:2或【点睛】主要考查了全等三角形的性质,矩形的性质,解本题的关键是熟练掌握全等三角形的判定与性质例2(2
3、022黑龙江九年级期末)(1)如图(1),已知:在ABC中,BAC90,AB=AC,直线m经过点A,BD直线m, CE直线m,垂足分别为点D、E证明DE=BD+CE(2)如图(2),将(1)中的条件改为:在ABC中,AB=AC,D、A、E三点都在直线m上,并且有BDA=AEC=BAC=,其中为任意锐角或钝角请问结论DE=BD+CE是否成立?如成立,请你给出证明;若不成立,请说明理由(3)拓展与应用:如图(3),D、E是D、A、E三点所在直线m上的两动点(D、A、E三点互不重合),点F为BAC平分线上的一点,且ABF和ACF均为等边三角形,连接BD、CE,若BDA=AEC=BAC,试判断DEF的
4、形状【答案】(1)见解析(2)成立,证明见解析(3)DEF为等边三角形,证明见解析【分析】(1)因为DE=DA+AE,故由全等三角形的判定AAS证ADBCEA,得出DA=EC,AE=BD,从而证得DE=BD+CE;(2)成立,仍然通过证明ADBCEA,得出BD=AE,AD=CE,所以DE=DA+AE=EC+BD;(3)由ADBCEA得BD=AE,DBA =CAE,由ABF和ACF均等边三角形,得ABF=CAF=60,FB=FA,所以DBA+ABF=CAE+CAF,即DBF=FAE,所以DBFEAF,所以FD=FE,BFD=AFE,再根据DFE=DFA+AFE=DFA+BFD=600得到DEF是
5、等边三角形【详解】解:(1)证明:BD直线m,CE直线m,BDACEA=90BAC90,BAD+CAE=90BAD+ABD=90,CAE=ABD又AB=AC,ADBCEA(AAS)AE=BD,AD=CEDE=AE+AD=BD+CE;(2)成立证明如下:BDA =BAC=,DBA+BAD=BAD +CAE=180-DBA=CAEBDA=AEC=,AB=AC,ADBCEA(AAS)AE=BD,AD=CEDE=AE+AD=BD+CE;(3)DEF为等边三角形理由如下:由(2)知,ADBCEA,BD=AE,DBA =CAE,ABF和ACF均为等边三角形,ABF=CAF=60DBA+ABF=CAE+CA
6、FDBF=FAEBF=AF,DBFEAF(SAS)DF=EF,BFD=AFEDFE=DFA+AFE=DFA+BFD=60DEF为等边三角形【点睛】此题考查了全等三角形的性质和判定、等边三角形的性质和判定,解题的关键是熟练掌握全等三角形的性质和判定,等边三角形的性质和判定例3(2022广东汕头市潮阳区一模)(1)模型建立,如图1,等腰直角三角形ABC中,ACB=90,CB=CA,直线ED经过点C,过A作ADED于D,过B作BEED于E求证:BECCDA;(2)模型应用:已知直线AB与y轴交于A点,与轴交于B点,sinABO=,OB=4,将线段AB绕点B逆时针旋转90度,得到线段BC,过点A,C作
7、直线,求直线AC的解析式;如图3,矩形ABCO,O为坐标原点,B的坐标为(8,6),A,C分别在坐标轴上,P是线段BC上动点,已知点D在第一象限,且是直线y=25上的一点,若APD是以D为直角顶点的等腰直角三角形,请求出所有符合条件的点D的坐标【答案】(1)见解析;(2);D(3,1)或【详解】(1)解:由题意可得, , , ,在和中, ,(2)解:如图,过点C作 轴于点D,在RtABO中 sinABO,OB4,设AO=3m,AB=5m,OB=4m=4,m=1,AO=3, 同(1)可证得, , ,设直线AC解析式为 ,把C点坐标代入可得,解得 ,直线AC解析式为;设D坐标为(x,2x-5),
8、当D在AB的下方时,过D作DEy轴于E,交BC于F,同(1)可证得ADEDPF,DF=AE=6-(2x-5)=11-2x,DE=x, 11-2x+x=8,x=3,D(3,1),当D在AB的上方时,如图,过D作DEy轴于E,交BC的延长线于F,同(1)可证得,DF=AE=(2x-5)-6=2x-11,DE=x,2x-11+x=8,综上述D(3,1)或【点睛】本题考查了全等三角形的判定和性质、待定系数法一次函数的解析式、正弦的定义、勾股定理、等腰三角形的判定和性质及方程思想,作辅助线构造模型是解本题的关键例4(2023湖南岳阳统考一模)如图,在ABC中,AB=AC=2,B=40,点D在线段BC上运
9、动(点D不与点B、C重合),连接AD,作ADE=40,DE交线段AC于点E(1)当BDA=115时,EDC=_,AED=_;(2)线段DC的长度为何值时,ABDDCE,请说明理由;(3)在点D的运动过程中,ADE的形状可以是等腰三角形吗?若可以,求BDA的度数;若不可以,请说明理由【答案】(1)25,65;(2)2,理由见详解;(3)可以,110或80.【分析】(1)利用邻补角的性质和三角形内角和定理解题;(2)当DC=2时,利用DEC+EDC=140,ADB+EDC=140,求出ADB=DEC,再利用AB=DC=2,即可得出ABDDCE(3)当BDA的度数为110或80时,ADE的形状是等腰
10、三角形【详解】解:(1)B=40,ADB=115,BAD=180-B-ADB=180-115-40=25,AB=AC,C=B=40,EDC=180-ADB-ADE=25,DEC=180-EDC-C=115,AED=180-DEC=180-115=65;(2)当DC=2时,ABDDCE,理由:C=40,DEC+EDC=140,又ADE=40,ADB+EDC=140,ADB=DEC,又AB=DC=2,在ABD和DCE中, ABDDCE(AAS);(3)当BDA的度数为110或80时,ADE的形状是等腰三角形,BDA=110时,ADC=70,C=40,DAC=70,ADE的形状是等腰三角形;当BDA
11、的度数为80时,ADC=100,C=40,DAC=40,ADE的形状是等腰三角形【点睛】本题主要考查学生对等腰三角形的判定与性质,全等三角形的判定与性质,三角形外角的性质等知识点的理解和掌握,此题涉及到的知识点较多,综合性较强,但难度不大,属于基础题例5(2022浙江杭州一模)老师在上课时,在黑板上写了一道题:“如图,ABCD是正方形,点E在BC上,DFAE于F,请问图中是否存在一组全等三角形?”小杰同学经过思考发现:ADFEAB理由如下:因为ABCD是正方形(已知)所以B90且ADAB和ADBC又因为DFAE(已知)即DFA90(垂直的意义)所以DFAB(等量代换)又ADBC 所以12(两直
12、线平行,内错角相等)在ADF和EAB中所以ADFEAB(AAS)小胖却说这题是错误的,这两个三角形根本不全等你知道小杰的错误原因是什么吗?我们再添加一条线段,就能找到与ADF全等的三角形,请能说出此线段的做法吗?并说明理由【答案】小杰错误的原因是AD和AB不是对应边,在证明两个三角形全等时,误以为对应边了;线段为作BHAE于点H,证明见详解;【分析】根据小杰的证明方法,可以发现,在证明两个三角形全等时,出现了问题,然后说出出错的原因即可,然后添加合适的辅助线段,说明与ADF全等的三角形成立的理由即可解答本题;【详解】小杰错误的原因是AD和AB不是对应边,在证明两个三角形全等时,误以为对应边了,
13、作BHAE于H,则ADFBAH;四边形ABCD是正方形,AD=BA,DAB=90,HAB+FAD=90,DFAE,BHAE,DFA=AHB=90,HAB+HBA=90,FAD=HBA,在ADF和BAH中 ADFBAH(AAS);【点睛】本题考查正方形性质、全等三角形的判定,解答本题的关键是明确题意,利用数形结合思想解答;例6(2022山东九年级课时练习)(1)课本习题回放:“如图,垂足分别为,求的长”,请直接写出此题答案:的长为_(2)探索证明:如图,点,在的边、上,点,在内部的射线上,且求证:(3)拓展应用:如图,在中,点在边上,点、在线段上,若的面积为15,则与的面积之和为_(直接填写结果
14、,不需要写解答过程)【答案】(1)0.8cm;(2)见解析(3)5【分析】(1)利用AAS定理证明CEBADC,根据全等三角形的性质解答即可;(2)由条件可得BEAAFC,4ABE,根据AAS可证明ABECAF;(3)先证明ABECAF,得到与的面积之和为ABD的面积,再根据故可求解【详解】解:(1)BECE,ADCE,EADC90,EBCBCE90BCEACD90,EBCDCA在CEB和ADC中,CEBADC(AAS),BEDC,CEAD2.5cmDCCEDE,DE1.7cm,DC2.51.70.8cm,BE0.8cm故答案为:0.8cm;(2)证明:12,BEAAFC1ABE3,34BAC
15、,1BAC,BACABE3,4ABEAEBAFC,ABE4,ABAC,ABECAF(AAS) (3)ABE+BAE=FAC+BAE=FAC+ACFABE=CAF,BAE=ACF 又ABECAF,与的面积之和等于与的面积之和,即为ABD的面积,ABD与ACD的高相同则=5故与的面积之和为5故答案为:5【点睛】本题考查的是全等三角形的判定和性质、三角形内角和定理,掌握全等三角形的判定定理和性质定理是解题的关键例7(2023贵州遵义八年级统考期末)过正方形(四边都相等,四个角都是直角)的顶点作一条直线(1)当不与正方形任何一边相交时,过点作于点,过点作于点如图(1),请写出,之间的数量关系,并证明你
16、的结论(2)若改变直线的位置,使与边相交如图(2),其它条件不变,的关系会发生变化,请直接写出,的数量关系,不必证明;(3)若继续改变直线的位置,使与边相交如图(3),其它条件不变,的关系又会发生变化,请直接写出,的数量关系,不必证明【答案】(1),证明见解析;(2);(3)【分析】(1)根据同角的余角相等可证,再证,根据全等三角形的对应边相等进行代换即可;(2)根据同角的余角相等可证,再证,根据全等三角形的对应边相等进行代换即可;(3)根据同角的余角相等可证,再证,根据全等三角形的对应边相等进行代换即可【详解】(1),证明:四边形是正方形,又, 在和中 ,(2),理由是:四边形是正方形 ,又
17、, 在和中, EF=AF-AE=BE-DF(3),理由是:四边形是正方形,又, 在和中, EF=AE-AF=DF-BE【点睛】本题考查的是三角形全等的判定和性质,掌握三角形的判定方法及能利用同角的余角相等证明是关键模型2.一线三等角模型(相似模型)【模型解读与图示】“一线三等角”型的图形,因为一条直线上有三个相等的角,一般就会有两个三角形的“一对角相等”,再利用平角为180,三角形的内角和为180,就可以得到两个三角形的另外一对角也相等,从而得到两个三角形相似1)一线三等角模型(同侧型) (锐角型) (直角型) (钝角型)条件:如图,1=23, 结论:ACEBED.2)一线三等角模型(异侧型)
18、条件:如图,1=23, 结论:ADEBEC.3)一线三等角模型(变异型)图1 图2 图3特殊中点型:条件:如图1,若C为AB的中点,结论:ACEBEDECD.一线三直角变异型1:条件:如图2,ABD=AFE=BDE=90.结论:ABCBDEBFCAFB.一线三直角变异型2:条件:如图3,ABD=ACE=BDE=90.结论:ABMNDENCM.例1(2023山东东营统考中考真题)如图,为等边三角形,点,分别在边,上,若,则的长为()ABCD【答案】C【分析】证明,根据题意得出,进而即可求解【详解】解:为等边三角形, ,故选:C【点睛】本题考查了相似三角形的性质与判定,等边三角形的性质,熟练掌握相
19、似三角形的性质与判定是解题的关键例2(2023黑龙江牡丹江统考中考真题)在以“矩形的折叠”为主题的数学活动课上,某位同学进行了如下操作:第一步:将矩形纸片的一端,利用图的方法折出一个正方形,然后把纸片展平;第二步:将图中的矩形纸片折叠,使点C恰好落在点F处,得到折痕,如图根据以上的操作,若,则线段的长是()A3BC2D1【答案】C【分析】根据折叠的性质得:,设,则,利用勾股定理求出,再证明,得,求解即可【详解】解:如图,过点作,交于点,在和中,设,则,即:,解得:,故选:C【点睛】本题考查折叠问题及矩形的性质、正方形的性质,相似三角形的判定与性质,掌握折叠的性质并能熟练运用勾股定理方程思想是解
20、题的关键例3(2022河南新乡九年级期中)某学习小组在探究三角形相似时,发现了下面这种典型的基本图形(1)如图1,在ABC中,BAC90,k,直线l经过点A,BD直线I,CE上直线l,垂足分别为D、E求证:k(2)组员小刘想,如果三个角都不是直角,那么结论是否仍然成立呢?如图2,将(1)中的条件做以下修改:在ABC中,k,D、A、E三点都在直线l上,并且有BDAAECBAC,其中为任意锐角或钝角请问(1)中的结论还成立吗?若成立,请你给出证明;若不成立,请说明理由(3)数学老师赞赏了他们的探索精神,并鼓励他们运用这个知识来解决问题:如图3,在ABC中,沿ABC的边AB、AC向外作矩形ABDE和
21、矩形ACFG,AH是BC边上的高,延长HA交EG于点I求证:I是EG的中点直接写出线段BC与AI之间的数量关系: 【答案】(1)见解析(2)结论还成立,证明见解析(3)见解析BC=AI【分析】(1)由条件可证明ABDCAE,可得=k;(2)由条件可知BADCAE180,且DBABAD180,可得DBACAE,结合条件可证明ABDCAE,同(1)可得出结论;(3)过点G作GMAE交AI的延长线于点M,连接EM,证明ABCGMA,再得到四边形AGME是平行四边形,故可求解;由得到BC=AM,再根据四边形AGME是平行四边形得到BC=AI,故可求解【详解】(1)如图1,BD直线l,CE直线l,BDA
22、CEA90, BAC90,BADCAE90BADABD90,CAEABDABDCAE,BDACEA,ADBCEA,=k;(2)成立,证明如下:如图2,BDABAC,DBABADBADCAE180,DBACAE,ABDCAE,BDACEAADBCEA,=k;(3)过点G作GMAE交AI的延长线于点M,连接EM四边形AGFC是矩形,GAC=90又AHBCAHC=90 5+CAH=4+CAH=905=4BDE=AHB=902+BAH=1+BAH=902=1又GMAE3=23=1ABCGMA又 GM=AE又GMAE四边形AGME是平行四边形 EI=IG 故I为EG的中点;由知BC=AM四边形AGME是
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