當我們學習完了全等、勾股、相似,平移、對稱、旋轉,如果還想再加點料的話,不妨看看正方形.
正方形是一種既簡單又複雜的圖形,其圖形本身很基本、簡單,因而在此基礎上可以作很多複雜的變形與構造,我們所知的幾何內容,一個都不缺.本專題以近兩年中考題為例,簡單瞭解關於正方形在中考題中的應用.
本文將介紹三個方面的內容:
(1)正方形與對稱;
(2)正方形與旋轉;
(3)反相似手拉手.
01
正方形與對稱
正方形既是軸對稱圖形,也是中心對稱圖形,關於對稱可以考察對稱的基本性質,也可以有關於構造對稱,而涉及到計算的,無非就是勾股或者三角函數.且看相關例子:
圖形的基本性質

求線段長度——勾股定理

對稱的性質——對稱點連線被對稱軸垂直且平分
對稱的性質——對稱點連線被對稱軸垂直且平分
構造對稱——將軍飲馬問題
構造對稱——不一樣的將軍飲馬
02
正方形與旋轉
關於旋轉,關注點在於①繞哪個點旋轉;②是否是特殊角度.對於正方形,可繞其中一頂點旋轉,可繞對角線交點旋轉,大致如下:
(1)繞頂點旋轉的手拉手模型
(2)繞O點的等腰直角共點旋轉
看幾個關於旋轉的簡單例子:
舊題重看——正方形手拉手模型
共點旋轉——以對角線交點為旋轉點
旋轉——旋轉點在對角線上的旋轉
若已知旋轉,尋找其中的全等或相似即可,而構造旋轉,往往更考驗對圖形構造及旋轉的理解.關於正方形的共點旋轉,有如下結論:
在正方形ABCD中,點P是正方形內一點,
若滿足∠APD=135°,則有2PA²+PD²=PB².
反之,若2PA²+PD²=PB²,則∠APD=135°.(在旋轉章節中有過介紹)
2018煙臺中考——旋轉的構造
關於正方形的旋轉大題也有很多,舉一例:
探究正方形的旋轉
03
反相似手拉手模型
在上一個例題中不難得出這樣一個圖形:
若連接兩個正方形的對角線,則會有一組旋轉型相似,這裡其實利用的是等腰直角三角形直角邊與斜邊的比例關係,可將圖形簡化如下:
連接起對角線,轉化成等腰直角三角形,則還另有結論.
如圖,正方形ABCD與正方形CEFG共頂點C,連接CA、CF,取AF中點M.
連接ME、MD,則有:MD=ME,ME⊥ME.
連接MB、MG,則有:MB=MG,MB⊥MG.
在說這個證明之前,我們要說說一個模型:
反相似手拉手模型(蘇州學而思徐傑老師取名)
手拉手模型:四線共點、兩兩相等、夾角相等,即可構成一組旋轉型全等,稱之為手拉手模型.如圖,AB=AC,AD=AE,∠BAC=∠DAE,即可得:△ABD≌△ACE.
手拉手相似:改變全等的條件,即線段由相等變為成比例,AB:AC=AD:AE,∠BAC=∠DAE,即可構成手拉手相似.
可將條件化為:當△ABC和△ADE為直角三角形,且∠BAC=∠DAE,
可得△ABE∽△ACE.
反相似手拉手:將其中一個三角形“反”過來,故稱反相似手拉手.
特別地,△ABC和△ADE是等腰直角三角形,則有FC=FE,FC⊥FE.
模型證明
在△ABC中,分別以AB、AC為斜邊分別向外側作等腰直角△ABD和等腰直角△ACE,∠ADB=∠AEC=90°,F為BC邊中點,連接DF、EF,求證:DF=EF,DF⊥EF.
法1:構造中位線與斜邊中線
法2:還原手拉手
法3:倍長中線
法4:構造三垂直模型
中考題中的反相似手拉手:
動態探究——運動中的反相似手拉手
方法提煉——靜止的反相似手拉手觀察
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