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【2021中考】一道综合性较强的以等边三角形为背景的几何压轴题

《怎样解题》一书的作者匈牙利数学家波利亚说过,掌握数学就意味着要善于解题。做题不在多而在精,题要解得精彩;对待解题的思想方法要对头,要通过做题,深刻理解概念,扎实掌握基本知识,学会运筹帷幄,纵横捭阖,使自己的思维水平不断提升,高屋建瓴;只有这样,面对千变万化、形式各异的题目时,才能应对自如,使一道道难题迎刃而解。也就是说,我们在解题时应力求做到一题多解,多解归一,多题归一,用“动”的观点分析问题,尽可能地拓宽思路,训练自己敏锐的思维,做到“八方联系,浑然一体”,最终达到“漫江碧透,鱼翔浅底”的境界。

原题呈现

△ABC是等边三角形,D为AB上一点,E为BC上点,BE=2AD.

(1)如图1,AB=8,AD=2,求DE的长;

(2)如图2,过D作DG⊥AC于点F,且满足DF=GF,连接EG交CD于点J,求证:∠CJE=60°;

(3)如图3,在(1)和(2)的条件下,将△CEJ绕点C旋转,记旋转中的△CEJ为△CE'J',连接BE',BJ',请直接写出△BE'J'面积的最大值.

图文解析
NO.1

第(1)比较基础,整个图形是确定的,求斜线段长,作垂直,斜化直将斜线段置于直角三角形中,根据勾股定理求解即可,如下图,过点D作DF⊥BC,易求BD=6,BF=3,则DF=3√3,在Rt△DFE中,由勾股定理可求DE=2√7。

NO.2

法一:

由条件BE=2AD,等边三角形ABC,首先考虑将倍半线段处理一下,过E作EM⊥AB,则BE=2BM=2AD,于是BM=AD,而BC=AC,且∠B=∠A=60°,故连接CM,易证△BMC≌△ACD,所以∠ACD=∠BCM,因为DF=FG且DG⊥AC,故连接CG,则CG=CD=CM,∠ACG=∠ACD,所以∠ACG=∠BCM,所以∠MCG=60°,又因为CM=CG,故△CMG为等边三角形.

易证MC=CE,∠DMC=∠ECG,且CM=CG,所以△DMC≌△ECG,所以∠MCD=∠CGE,因为∠CJE=∠CGE+∠JCG,而∠MCD+∠JCG=60°,所以∠CJE=60°.

法二:

仍然考虑线处理BE=2AD,这个倍半线段条件,取BE的中点N连接AN,这是我们发现△ABN≌△CAD,这对全等三角形中的经典全等模型,进一步导角可证∠NPC=60°,于是欲证∠CJE=60°,只需证明AN∥GE。

因为DF=FG且DG⊥AC,故连接CG,则AG=AD,∠GAC=∠DAC=60°,所以∠GAC=∠ACB,所以AG∥NC,又因为AG=BN=NE,所以四边形ANEG为平行四边形,所以AN∥GE,所以∠CJE=∠NPC=60°.

法三:

延长AD至M,使AD=MD,易证△BMC≌△CEA,所以∠MCB=∠EAC,AE=MC,导角易证∠ESC=60°,因为DF=FG且DG⊥AC,则AG=AD,∠GAC=∠DAC=60°,所以∠GAE=∠DMC,又因为AG=DM,所以△GAC≌△DMC,所以∠AEG=∠DCM,所以∠CJE=∠ESC=60°.

NO.3

第(3)小问是很直白的胡不归,最后问题转化为解斜边已知的含15°角的直角三角形问题。

 本题以等边三角形为背景的几何综合题,考查了全等三角形、相似三角形、勾股定理、解三角形、平行四边形等初中几何核心知识,其中第(2)问关键是倍半线段的转化,可以由倍减半或由半加倍,构造全等三角形解决问题。

第(3)问的面积最大值问题,△ECJ是确定的三角形,将其绕点C顺时针旋转,求旋转过程中△BE'J'面积的最大值,其中E'J'为定值,故只需求定点B到直线E'J'距离的最大值即可。

这个距离的最大值就是BD与点C到E'J'距离之和,问题转化为定图计算问题,相似、三角函数或勾股定理处理即可求解。

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