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扬州树人学校秋学期八上数学期中压轴题压轴一问的解法探讨

题目:如图,在△ABC 中,∠ACB=90°,∠CAB=60°,点 D 是△ABC 外角平分线上一点,DE⊥AC 交 CA 延长线与点 E,F 是 AC 上一点,且 DF=DB,请直接写出 AC,AE,AF 之间的数量关系。

分析:此题中有一个含30度的直角⊿ABC,其三边长度的比为AC:BC:AB=1:√3:2。由AD平分∠EAB,可得∠EAD=∠DAB=∠BAC=60度。再由DF=DB,我们可以猜想⊿DFB是等边三角形。再由AD平分∠EAB,DE⊥AE,可以考虑过D作DG⊥AB于G。

简解1:过D作DG⊥AB于G,显然⊿DAE≌⊿DAG,于是AE=AG,DE=DG。再由DF=DB,∠DEF=∠DGB=90度,可得⊿DEF≌⊿DGB。这样可证得∠EDF=∠GDB,从而∠FDB=∠EDG=60度。由DF=DB与∠FDB=60度,可得⊿DFB是等边三角形。因为AG+GB=AB,而AG=AE,GB=EF=AE+AF,AB=2AC,故可得AE+AE+AF=2AC。化简可得2AC=AF+2AE,变形后即为AF=2(AC-AE)。

简解2:易证⊿DFB是等边三角形(同解法1)。这时候我们观察四边形DAFB,因为∠DAF+∠DBF=120度+60度=180度,BD=BF,故这是一个对补邻等四边形,因此必然有AB=AF+AD,下面我们通过构造手拉手模型来证明这个结论。

具体证法如下:在AB上截取AH=AF,连接FH。显然⊿FAH是等边三角形,而⊿FDB也是等边三角形,他们符合手拉手模型的三要素:共顶点,等顶角,双等腰,于是必有⊿FAD≌⊿FHB,则AD=BH。于是AH+HB=AF+AD,即AB=AF+AD。而AB=2AC,AD=2AE,代入后可得2AC=AF+2AE,变形后即为AF=2(AC-AE)。

简解3:易证⊿DFB是等边三角形(同解法1)。这时候我们观察四边形DAFB,因为∠DAF+∠DBF=120度+60度=180度,BD=BF,故这是一个对补邻等四边形,因此必然有AB=AF+AD,下面我们通过构造手拉手模型来证明这个结论。

具体证法如下:在DA的延长线上截取AH=AF,连接FH。显然⊿FHA是等边三角形,而⊿FDB也是等边三角形,他们符合手拉手模型的三要素:共顶点,等顶角,双等腰,于是必有⊿FHD≌⊿FAB,则HD=AB。由AH+AD=AB,再由AH=AF可得AB=AF+AD。下同简解2。

简解4:易证⊿DFB是等边三角形(同解法1)。这时候我们观察四边形DAFB,因为∠DAF+∠DBF=120度+60度=180度,BD=BF,故这是一个对补邻等四边形,因此必然有AB=AF+AD,下面我们通过构造手拉手模型来证明这个结论。

具体证法如下:在AB上截取AH=AD,连接DH。显然⊿DHA是等边三角形,而⊿DBF也是等边三角形,他们符合手拉手模型的三要素:共顶点,等顶角,双等腰,于是必有⊿DAF≌⊿DHB,则AF=HB。由AH+HB=AB,再由AH=AD可得AB=AF+AD。下同简解2。

简解5:易证⊿DFB是等边三角形(同解法1)。这时候我们观察四边形DAFB,因为∠DAF+∠DBF=120度+60度=180度,BD=BF,故这是一个对补邻等四边形,因此必然有AB=AF+AD,下面我们通过构造手拉手模型来证明这个结论。

具体证法如下:在AE的延长线上截取AH=AD,连接DH。显然⊿DHA是等边三角形,而⊿DFB也是等边三角形,他们符合手拉手模型的三要素:共顶点,等顶角,双等腰,于是必有⊿DHF≌⊿DAB,则HF=AB。由AH+AF=HF,再由AH=AD可得AB=AF+AD。下同简解2。

简解6:易证⊿DFB是等边三角形(同解法1)。这时候我们观察四边形DAFB,因为∠DAF+∠DBF=120度+60度=180度,BD=BF,故这是一个对补邻等四边形,因此必然有AB=AF+AD,下面我们通过构造手拉手模型来证明这个结论。

具体证法如下:在AC的延长线上截取AH=AB,连接BH。显然⊿BHA是等边三角形,而⊿BFD也是等边三角形,他们符合手拉手模型的三要素:共顶点,等顶角,双等腰,于是必有⊿BAD≌⊿BHF,则HF=AD。由AF+HF=AH,再由AH=AB可得AB=AF+AD。下同简解2。

简解7:易证⊿DFB是等边三角形(同解法1)。这时候我们观察四边形DAFB,因为∠DAF+∠DBF=120度+60度=180度,BD=BF,故这是一个对补邻等四边形,因此必然有AB=AF+AD,下面我们通过构造手拉手模型来证明这个结论。

具体证法如下:在AD的延长线上截取AH=AB,连接BH。显然⊿BHA是等边三角形,而⊿BDF也是等边三角形,他们符合手拉手模型的三要素:共顶点,等顶角,双等腰,于是必有⊿BHD≌⊿BAF,则DH=AF。由DH+DA=AH,再由AH=AB可得AB=AF+AD。下同简解2。

归纳总结:本题有如下四个关键点。一是能看出⊿DFB是等边三角形;二是能看出四边形DAFB是一个对补邻等四边形,并知道此模型一定有AB=AF+AD这一结论;三是熟悉30度的直角边一定等于斜边的一半这个重要定理;四是手拉手模型的熟练运用。有人说简解1辅助线最少,后面的六种解法繁了。个人认为如果你对对补邻等四边形模型和手拉手模型熟练掌握的话,此题结论可以直接秒杀!而简解1里各线段的关系你还得摸索!能不能找到还得另说!你赞同吗?欢迎留言讨论。

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