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中考数学:探究与折叠有关的存在性问题,考试得分率低

折叠问题和存在性问题都是历年中考的常见题型,也是考查多个知识点的综合型试题,两者一旦结合起来难度更大,因此此类综合问题在考试中得分率较低,要想顺利解决此类问题,往往需要以下的知识储备:

1、折叠特征的认识;

2、直角特征的转化——“斜直角结构”;

3、依据特征分析转化、作图——分类讨论;

4、特殊角、解直角三角形的能力需过关.

以下是前两个问题的进一步说明:

1. 折叠特征的认识

⑴折叠前后的图形完全重合,是一种全等变换,通过折叠转移边,转移角;

⑵对称轴与对应点:①折叠前后的对应边、对应角相等;②折痕(对称轴)是对应点连线的垂直平分线,即折痕所在的直线就是折叠前后图形的对称轴,也是角的平分线.

⑶常见组合动作:

①设未知数、表示出其他的量,最终通过列方程来解决问题;

②矩形背景下通常折叠出等腰三角形(如下图1中的△DEF和图2中的△MAC);

③二次折叠往往出现60°、90°角(如下图3和图4);

④圆(如下图5,点E是DC边上的动点,把AD沿AE折叠,则D的对应点D'就在以A为圆心,AD长为半径的圆弧上).

⑷①运动过程中,折痕过一个定点,则折叠后的对应点在圆上;

②运动过程中,折痕过两个定点,以动点为顶点的角为90°,则动点在圆上.

2.斜直角结构——“斜放置的直角放正”

上面的两个图中,若AB=BC,则△ABD≌△BCE;若AB≠BC,则△ABD∽△BCE.(这是一个很有用的模型,是“一线三等角”的一种特殊情况)

还有一种这样的情况:

一般有两种处理方法:一是过点D分别作DM⊥AC于M、DN⊥BC于N;二是过点D作DG⊥AB交AC于点G.由作法一可得△DEM∽△DFN,由作法二可得△DEG∽△DFB.

以上都是斜放置的直角常见的处理方法.

【典例1】

如下图,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=AC,BC=√2+1,点M,N分别是边BC,AB上的动点,沿MN所在的直线折叠∠B,使点B的对应点B′始终落在边AC上.若△MB′C为直角三角形,则BM的长为____________.

分析:本题中若△MB′C为直角三角形,应该分3种情况, 点M、B'、C都有可能是直角顶点,但是由题意已知∠C=45°,所以不考虑点C作为直角顶点的情况,那么只有以点M和B'为直角顶点的两种情况.

分别画出图形对它们进行求解:

①当∠MB'C=90°时

可设BM=x,则MB'=x,MC=√2x,因为BC=√2+1,所以x+√2x=√2+1,于是解方程即可解得BM=1.

②当∠B'MC=90°时

此时点B'与顶点A重合,AM即是斜边上的中线,因此不难得出BM=(1+√2)/2.

反思:对于此类题型,首先是要做到正确的分类,其次是针对每种情况画出对应的图形,然后标出数据想办法求解,经常用到的知识有勾股定理、相似三角形等,需要列出方程时,往往把比较短的线段设为未知数.

【典例2】 如下图,矩形ABCD中,AD=5,AB=7.点E为DC上一个动点,把△ADE沿AE折叠,当点D的对应点落在∠ABC的角平分线上时,DE的长为______.

分析:点D的对应点应该就在以A为圆心,以AD长为半径的圆弧上,通过作图,我们发现,与∠ABC的角平分线有两个交点D₁和D₂,所以,这个问题应该分两种情况来分别求解.最终答案为5/3或5/2.

反思:通过本题可以发现尺规作图在分类情况中的作用,我们也能看到基本模型对解题的辅助作用,本题中也出现了一线三垂直的模型,如下图,可以过D₂作MN⊥AB,构造△EMD₂∽△D₂NA求解.

【典例3】(2015河南中考15题)如下图,正方形ABCD的边长是16,点E在边AB上,AE=3,点F是边BC上不与点B、C重合的一个动点,把△EBF沿EF折叠,点B落在B′处,若△CDB′恰为等腰三角形,则DB′的长为____________.

分析:题中E是定点,EB是定长,因此,点B的对应点B′的轨迹就在以E为圆心,EB长为半径的圆弧上(记为弧1).若△CDB′为等腰三角形,则C、D、B′都可以为等腰三角形顶角的顶点,其中C和D是定点,B′是动点,完全符合“两圆一线定等腰”的模型:若CB′=CD,以点C为圆心,CD为半径作弧;若DB′=DC,以点D为圆心,DC为半径作弧;若B′D=B′C,作CD的中垂线.它们与弧1的交点就是符合条件的点B′的位置.(如下图共3个交点)

下面的任务就是逐个分析求解:

①当点D为等腰三角形顶角的顶点时,DC=DB'=16(如下图);

② 当点B'为等腰三角形顶角的顶点,即DC=DB'时,此时点B'应在DC的垂直平分线上,如下图所示.

由题意可知,AE=3,BE=B'E=13,AM=BM=8,ME=5.则在Rt△B'ME中,由勾股定理可得B'M=12,

则B'N=16-12=4,由于DN=8,因此在Rt△B'DN中,可求得B'D=4√5;

③ 当点C为等腰三角形顶角的顶点,即CD=CB'时,如下图所示,因为EF是折痕,所以EF是线段BB'的垂直平分线,又因为CB'=CD=CB,EB=EB',可知EC也是线段BB'的垂直平分线,也就是点F和C应该是重合的,这就和题设矛盾,因此这种情况不成立.

综上所述,DB′的长为16或4√5.

反思:通过对本题的分析探究,再回想一下,本题是以什么标准进行分类的?我们是怎样找到每一种情况点B'的位置的?

【总结】

⑴折叠中的存在性问题首先要根据不变特征,确定分类标准;

⑵学习并掌握一些基本的几何模型,对提升折叠和存在性问题的能力大有裨益,如常见的几何模型有:一线三等角结构、直角结构、中点结构、手拉手模型、旋转模型、辅助圆的构造等等;

⑶重视尺规作图在分类讨论问题中的作用,依据原理分析转化作图,是继续做题的基础,也在一定程度上解决了分类讨论的问题,因此,无论题中要没要求尺规作图,我们都应有意识的用尺规来帮助我们分析问题,常见的作图特征有:

①一定点一动点,两点间距离确定,则动点在圆上;②两定点一动点,满足以动点为顶点的角为90度,则动点在圆上;③直角三角形中,直角顶点固定,斜边运动但长度不变,则斜边中点在圆上。

理论依据:①是圆的定义:“平面上到定点的距离等于定长的所有点组成的图形,定点就是圆心,定长就是半径”;②和③是定理“直径所对的圆周角是直角;90°的圆周角所对的弦是直径”的实际应用。

与折叠相关

①折痕运动但过定点,则折叠后的对应点在圆上;②对应点确定,折痕为对应点连线的垂直平分线。

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