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中考數(shù)學(xué)幾何折疊問題的答題技巧
折疊問題題型多樣,變化靈活,從考察學(xué)生空間想象能力與動手操作能力的實踐操作題,到直接運用折疊相關(guān)性質(zhì)的說理計算題,發(fā)展到基于折疊操作的綜合題,甚至是壓軸題. 考查的著眼點日趨靈活,能力立意的意圖日漸明顯.這對于識別和理解幾何圖形的能力、空間思維能力和綜合解決問題的能力都提出了比以往更高的要求.
折疊操作就是將圖形的一部分沿著一條直線翻折1800,使它與另一部分圖形在這條直線的同旁與其重疊或不重疊,其中折是過程,疊是結(jié)果. 折疊問題的實質(zhì)是圖形的軸對稱變換,折疊更突出了軸對稱問題的應(yīng)用. 所以在解決有關(guān)的折疊問題時可以充分運用軸對稱的思想和軸對稱的性質(zhì).
根據(jù)軸對稱的性質(zhì)可以得到:折疊重合部分一定全等,折痕所在直線就是這兩個全等形的對稱軸;互相重合兩點(對稱點)之間的連線必被折痕垂直平分;對稱兩點與對稱軸上任意一點連結(jié)所得的兩條線段相等;對稱線段所在的直線與對稱軸的夾角相等. 在解題過程中要充分運用以上結(jié)論,借助輔助線構(gòu)造直角三角形,結(jié)合相似形、銳角三角函數(shù)等知識來解決有關(guān)折疊問題,可以使得解題思路更加清晰,解題步驟更加簡潔.
1、利用點的對稱
例1.(2006年南京市)已知矩形紙片ABCD,AB=2,AD=1,將紙片折疊,使頂點A與邊CD上的點E重合.
(1)如果折痕FG分別與AD、AB交于F、G(如圖①),AF=
,求DE的長;
(2)如果折痕FG分別與CD、AB交于F、G(如圖②),△AED的外接圓與直線BC相切,求折痕FG的長.
圖①中FG是折痕,點A與點E重合,根據(jù)折疊的對稱性,已知線段AF的長,可得到線段EF的長,從而將求線段的長轉(zhuǎn)化到求Rt△DEF的一條直角邊DE. 圖②中,連結(jié)對應(yīng)點A、E,則折痕FG垂直平分AE,取AD的中點M,連結(jié)MO,則MO=
DE,且MO∥CD,又AE為Rt△AED的外接圓的直徑,則O為圓心,延長MO交BC于N,則ONBC,MN=AB,又Rt△AED的外接圓與直線BC相切,所以O(shè)N是Rt△AED的外接圓的半徑,即ON=
AE,根據(jù)勾股定理可求出DE=
,OE=
. 通過Rt△FEO∽Rt△AED,求得FO=
,從而求出EF的長.
對稱點的連線被對稱軸垂直平分,連結(jié)兩對稱點既可以得到相等的線段,也可以構(gòu)造直角三角形, 本題把折疊問題轉(zhuǎn)化為軸對稱問題,利用勾股定理和相似求出未知線段,最后把所求的線段轉(zhuǎn)化到直角三角形中去處理.
二、利用線段的對稱性質(zhì)
例2.(新課標(biāo)人教版數(shù)學(xué)八年級下學(xué)期P126)數(shù)學(xué)活動1:折紙做300、600、150的角
對折矩形紙片ABCD,使AD與BC重合,得到折痕EF,把紙片展平,再次折疊紙片,使A點落在折痕EF上的N點處,并使折痕經(jīng)過點B得到折痕BM,同時得到線段BN,觀察所得到的ABM、MBN和NBC,這三個角有什么關(guān)系?(教師用書中給出了這樣的提示:△ABM≌△NBC,作NGBC,則直角三角形中NG=
BN,從而可得ABM=MBN=NBC=300.)
若這樣證明則要用到:在直角三角形中,如果一條直角邊等于斜邊的一半,那么這條直角邊所對的角等于300. 這個定理現(xiàn)行教材中沒有涉及到,在這兒用不太合適. 如果直接運用軸對稱思想說理應(yīng)該比較簡潔明了:連結(jié)AN,則AN=BN,又AB=BN,所以三角形ABN為等邊三角形,所以ABM=MBN=NBC=300.
利用對稱的思想來證明線段的相等比用其他方法快捷而且靈活.
三、利用面對稱的性質(zhì)
例3.(2006年臨安)如圖,△OAB是邊長為2的等邊三角形,其中O是坐標(biāo)原點,頂點B在y軸的正方向上,將△OAB折疊,使點A落在OB上,記為A`點,折痕為EF. 此題中第③問是:當(dāng)A`點在OB上運動,但不與O、B重合時,能否使△A`EF為直角三角形?
這一問題需通過分類討論,先確定直角頂點不可能在A`處. 當(dāng)△A`EF為直角三角形,且直角頂點在F處時,根據(jù)軸對稱性質(zhì)我們可以得到AFE=A`FE=900,此時A`點與B點重合,與題目中已知相矛盾,所以直角頂點在點F處不成立. 同理可證,直角頂點亦不可能在點E處. 故當(dāng)A`點在OB上運動,若不與O、B重合,則不存在這樣的A`點使△A`EF為直角三角形.
在折疊問題中,利用面的對稱性可得到相等的角、全等的圖形和相等的面積.
解決折疊問題時,首先要對圖形折疊有一準(zhǔn)確定位,把握折疊的實質(zhì),抓住圖形之間最本質(zhì)的位置關(guān)系,從點、線、面三個方面入手,發(fā)現(xiàn)其中變化的和不變的量. 進一步發(fā)現(xiàn)圖形中的數(shù)量關(guān)系;其次要把握折疊的變化規(guī)律,充分挖掘圖形的幾何性質(zhì),將其中的基本的數(shù)量關(guān)系用方程的形式表達(dá)出來,運用所學(xué)知識合理、有序、全面的解決問題.
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