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【中考专题】“鸡爪”模型—构造手拉手旋转

注:以下本文授权转改自微信公众号“广州新东方优能中学”.

模型提出

我们知道在直角三角形ABC中,若∠C=90°,则有c²=a²+b²,这里符合勾股定理公式的前提是:三条线段在一个直角三角形中。大家有没有遇到这样的题呢?比如:

如图,点P在正三角形ABC中,∠APB=150°,求证PA²+PB²=PC²

或者再比如:

如图,点P在正三角形ABC外,∠APC=30°,求证PB²=PA²+PC²

三条线段并不在一个直角三角形中,怎么证勾股关系呢?

我们观察发现三条线段不是随意的,而是共顶点的。往往是这样:

或者这样

哈哈,是不是长得很像?

三脚架?

V.S.

是不是也很像我们爱吃的鸡爪呢?

于是我们常常把这样一个顶点引出的三条线段叫做“鸡爪型”线段。

解法探究

接下来问题来了,怎样解决三条线段不在同一直角三角形的问题?

那当然是要对线段进行位置变换了。

我们初中阶段一共是有三种位置变换:平移、旋转、翻折(对称)。

这里我们用的是旋转思想。

平移和对称我们已经学过,旋转在初中是放在九年级上册(第23章)的,但我们小学和初中教材的编排是螺旋式的深入的,其实旋转在小学就有学过,包括旋转的三个要素:绕哪转(旋转中心),顺时针转还是逆时针转(旋转方向),转多少度(旋转角)。

初二上我们其实接触过一类旋转式的全等:

哈哈,记起来了吗?这不就是我们前文讲过的手拉手模型吗?它们的全等都叫旋转式全等。关于手拉手模型可看以下文章:

【中考专题】手拉手模型(一)—等腰旋转,全等出现

【中考专题】手拉手模型(二)—旋缩变换,相似成双

特征是:两个顶角相等的等腰三角形共点旋转

核心是:①两组相等的线段(两组手)、②两组手的夹角一样

全等类手拉手模型,简图如下:

那么如果我们给出三条手,你能画出第四条吗?

①找两条大手(红色的)及大手的夹角,

②利用大手的夹角就是小手的夹角确定第四条手;

所以大家画的是不是这样:

或者

实战中我们往往是两步:先找到前两条手(等腰的两腰),再找第三条手,根据夹角相等的原则画第四条手。

实战应用

我们来看一下如何应用吧!

例1:

如图,点P在正三角形ABC中,∠APB=150°,求证PA²+PB²=PC².

PA,PB,PC,确认过眼神,这是我们要找的鸡爪型

来吧:

Step1:找顶点,找两腰(就是找等腰三角形啦)

本题A、B、C都可以当等腰的顶点,这里举例A作顶点,则两腰为AB和AC

Step2:找第三条手画第四条手

我们知道四条手是共点的,那自然AP就是我们的第三条手,再按照我们上面的方法就可以画出第四条手

当然这里往左边也可以啦

Step3:大拉小(连DC),连等腰(连PD)

书面作答描述:

解:将△ABP饶点A逆时针方向旋转60°至三角型ACD位置,

则△ABP≌△△ADC,

则∠BAP=∠CAD,PA=DA,DC=PB

∠PAC+∠CAD=∠BAP+∠PAC=60°

∴△APD为等边三角形

∴PA=PD

∠PDC=∠ADC-∠ADP=150°-60°=90°

即三角形PDC为直角三角形(核心所在!)

∴PD²+CD²=PC²

即PA²+PB²=PC².

怎么样,方法是不是很炫酷呢?

当然我们说过,这题A、B、C都可以当顶点,而且可以左旋可以右旋,所以这题一共有六种旋转方法,学霸们可以都试一下的~

总结一下:

在识别出我们的鸡爪图后,我们三步法

1、找顶点、找两腰

2、找第三条手,画第四条手

3、大拉小,连等腰

最最最最重要的,连完后往往还会有直角三角形出现,也就出现了我们的勾股关系;

来道变式检测大家是否掌握完全。

变式1:

如图,点P在正三角形ABC外,∠APC=30°,求证:PB²=PA²+PC².

先识别:PB,PA,PC共顶点的三条线段,就是鸡爪,接下来就三步走啦!

这里过程就不详写啦,和前面那题差不多,可以证∠DPC=90°;

DP²+PC²=DC²,即PA²+PC²=PB².

变式2

如图,点P在等腰直角三角形ABC中, ∠APB=135°,求证2PA²+PB²=PC².

思考:结论和之前有何不同?为什么会多一个2,不妨先变换线段位置再看看吧!

确认过眼神,你就是我要找的爪~,看我的三步法

注意:

这题有些不一样:PD²=PA²+DA²,PB²=DC²,∠PDC=∠ADC-∠ADP=135°-45°=90°

∴PD²+CD²=PC²

即2PA²+PB²=PC²

变式3

如右图,点P在等腰直角三角形ABC外, ∠APC=45°,求证2PA²+PC²=PB².

思考一下哦!

确认过眼神,你就是我要找的爪~,看我的三步法

变式4

如右图,点P在等腰直角三角形ABC斜边BC上,求证2PA²=PC²+PB².

过程还是基本同上哦,这里就不细写啦!

最后留一道广州中考题给大家思考啦

真题实战

(2018年广州中考·25)(本小题满分14分)

如图12,在四边形ABCD中,∠B=60°,∠D=30°,AB=BC.

(2)连接BD,探究AD,BD,CD三者之间的数量关系,并说明理由;

思考片刻,先不要往下看哦~

思考中

……

我们来对一下答案吧

和我们变式1是不是一样一样呢?

另外,2016年广州中考最后一题最后一问也是可以用我们的三步法秒杀的,这里杨老师就先不展开了

末尾,我们再总结一下今日所学:

【模型特征】:鸡爪型

【操作三部曲】:

找顶点,找两腰

找第三条手,画第四条手

大拉小,连等腰

【核心结论】:

        连完辅助线往往会产生新的直角三角形、等边三角形等。

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