第1讲角的存在性处理策略知识必备一、一线三等角1.如图1-1-1,o90=∠=∠=∠E D ACB 且045=∠CAB →CBE ACD ∆∆≌,此为“一线三直角”全等,又称“K 字型”全等;图1-1-1 图1-1-2 图1-1-3 图1-1-42.如图1-1-2,o 90=∠=∠=∠E D ACB →CBE ACD ∆∆∽,此为“一线三直角”相似,又称“K 字型”相似;3.如图1-1-3,o 90=∠=∠=∠E D ACB →CBE ACD ∆∆∽,此为更一般的“一线三等角”. 二、相似三角形的性质相似三角形的对应边成比例,其比值称为相似比; 相似三角形的对应线段成比例. 三、正切的定义如图1-1-4,在ABC Rt ∆中,b a A =∠tan ,即A ∠的正切值等于A ∠的对边与A ∠的邻边之比;同理,abB =∠tan ,则1tan tan =∠⋅∠B A ,即互余两角的正切值互为倒数. 方法提炼一、基本策略:联想构造 二、构造路线方式(一):构造“一线三等角”1.45o 角→构等腰直角三角形→造“一线三直角”全等,如图1-2-1;图1-2-12.30o 角→构直角三角形→造“一线三直角”相似,如图1-2-2; 图1-2-23.tanα=k →构直角三角形→造“一线三直角”相似,如图1-2-3;4.“一线三等角”的应用分三重境界;一重境:当一条线上已有三个等角时,只要识别、证明,直接应用模型解题,如图1-2-4所示的“同侧型一线三等角”及图1-2-5所示的“异侧型一线三等角”;二重境:当一条线上已有两个等角时,需要再补上一个等角,构造模型解题;三重境:当一条线上只有一个角时,需要再补上两个等角,构造模型解题,如图1-2-6及图1-2-7所示;方式(二):构造“母子型相似”“角处理”,还可以在角的一边上某点处作水平或竖直辅助线,造成某水平边或竖直边对此角结构,然后在这条线上补出一个与此角相等的角,构造出“母子型相似”,其核心结构如图1-2-8所示.方式(三):整体旋转法(*)前两种构造属静态构造方式,再介绍一种动态构造方式,即整体旋转法,其核心思想是“图形的旋转(运动)本质是图形上点旋转(运动);反过来,点的旋转(运动)可以看成该点所在图形的旋转(运动)”.下面以三个问题说明此法: 问题1 已知点A (3,4),将点A 绕原点O 顺时针方向旋转45º角,求其对应点A’的坐标.简析 第一步 (“整体旋转”):如图1-2-9,作AB ⊥y 轴于点B ,则AB =3,OB =4,点A 绕原点O 顺时针方向旋转45º得到点A ’,可看成Rt △OAB 绕原点O 顺时针方向旋转45º得到Rt △OA ’B ‘,则图1-2-3 图1-2-4 图1-2-5 图1-2-6 图1-2-7图1-2-8A ’B ’=8,OB ’=4,且∠BOB ’=45º;第二步(造“一线三直角”):如图1-2-10,依托旋转后的Rt △OA B '',作系列“水平—竖直辅助线”,构造“一线三直角”,即Rt △OCB '∽Rt △B DA '';事实上,Rt △OCB '与Rt △B DA ''都是等腰直角三角形,于是有OC =B C '=22,B D '=A D '=232,故点A '的坐标为722(,)22; 问题 2 已知点(4,6)A ,将点A 绕原点O 顺时针方向旋转a 角,其中tan a =12,求其对应点A '的坐标.简析 第一步(“整体旋转”):如图1-2-11,作AB ⊥y 轴于点B,则AB =4,OB =6,将Rt △OAB 绕原点O 顺时针方向旋转a 角得到Rt △OA B '',则A B ''=4,OB '=6, 且tan ∠BOB '=tan a =12;第二步(造“一线三直角”):如图1-2-12,依托旋转后的Rt △OA B '',作系列“水平—竖直辅助线”,构造“一线三直角”,即Rt △OCB '∽Rt △B DA '', 于是有B C '=565,OC =5125,A D '=545,B D '=585,故点A '的坐标为55(,)55148.问题3 已知点(,)A a b ,将点A 绕原点O 顺时针方向旋转a 角,求其对应点A '的坐标.简析 不是一般性,不妨都在第一象限内思考问题: 第一步(“整体旋转”):如图1-2-13,作AB ⊥y 轴于点B,则AB=a ,OB =b ,将Rt △OAB 绕原点O 顺时针方向旋转a 角得到Rt △OA B '',则A B ''=a ,OB '=b ,且∠BOB '=a ;第二步(造“一线三直角”):如图1-2-14,依托旋转后的Rt △OA B '',作系列“水平—竖直辅助线”,构造“一线三直角”,即Rt △OCB '∽Rt △B DA '',于是有B C '=sin b a ,OC =cos b a ,A D '=sin a a ,B D '=cos a a , 故点A '的坐标为(,)cos sin cos sin a a b a b a a a +-.例1(2019•日照)如图1-3-1,在平面直角坐标系中,经过点A 的双曲线同时经过点B ,且点A 在点B 的左侧,点A 的横坐标为,图1-2-9∠AOB=∠OBA=45°,则k 的值为_______。
简析由题可知,△OAB 为等腰直角三角形;如图1-3-2,构造“一线三直角”结构,即Rt △OAD ≌Rt △ABC ; 设OD=AC=t ,则A(,t),B(,),从而有t=()(),解得; 因此有。
反思:见等腰直角三角形,造“一线三直角”,即“K 字型”全等。
例2如图1-3-3,已知反比例函数的图像经过点A(3,4),在该图像上找一点P ,使∠POA=45°,则点P 的坐标为_______。
简析1(构造“一线三直角”):如图1-3-4,作AB ⊥OA 交OP 于点B ,则△OAB 为等腰直角三角形;再造“一线三直角”结构,即Rt △OAD ≌Rt △ABC ,由A(3,4),可得OD=AC=4,AD=BC=3,则B(7,1),故直线OP 的解析式为,且反比例函数的解析式为,联立得,解得(负值舍去),故点P 的坐标为(,)。
简析2(构造“一线三等角”):如图1-3-5,分别过点A 、P 作y 轴的垂线,垂足依次为点D 、E ,再在y 轴上分别找点B 、C ,使BD=AD ,CE=PE ,则∠ABO=∠PCO=45°; 由∠POA=45°,易证△ABO ∽△OCP ,则,即AB •CP=BO•OC ;由A(3,4),可得,BO=BD+OD=7,k=12,再设点P(t ,),则CP=,OC=CE-OE=PE-OE=,从而有,解得,故点P 的坐标为()。
450是一个神奇美妙、让人浮想联翩的角。
依托450角,自然联想到构造等腰直角三角形。
然后依托等腰直角三角形,再造“一线三直角”,这是处理450角的基本策略之一。
xy 图1-3-5CE PB D AO如图1-3-6,若∠C=450,一般有四种方式构造直角三角形,但建议将已知点作为直角顶点,相对而言会更简单。
这也体现出了“以不变应万变”的解题策略。
解法1,从头到尾几乎口算,不需要设元,原因在于构造等腰直角三角形时。
将已知点A 作为直角顶点,否则需要设元求解,很是麻烦。
解法2,将y 轴看成所谓“一线”。
利用一个450角,再补两个“450”角,构造“一线三等角”,设出坐标,巧妙解题,这是角的存在性问题另一种重要处理策略。
如图1-3-7,已知抛物线272y x x c =-++与x 轴交于A 、B 两点,且经过点()02C ,、732D ⎛⎫ ⎪⎝⎭,,点P 是直线CD 上方抛物线上一动点,当0=45PCD ∠时,求点P 的坐标。
策略一:450 →构等腰直角三角形→造“一线三直角”.简析:易求抛物线的解析式为2722y x x =-++,直线CD 的解析式为122y x =+如图1-3-8,过点D 作DQ ⊥CQ ,交CP 的延长线于点Q ,过点D 作平行于y 轴 的直线,并分别过点C 、Q 向该直线上作垂线,垂图1-3-7 图1-3-9 图1-3-8足依次为点E 、F ,则△CDQ 为等腰直角三角形,△CED ≌△DFQ ,DF=CE=3,QF=DE=,故Q 点坐标为31322⎛⎫⎪⎝⎭, 利用C 、Q 两点,可以求出直线CP 的解析式32y x =+,在与抛物线联立得232722y x y x x =+⎧⎪⎨=-++⎪⎩ ,解得=02x y ⎧⎨=⎩(舍去),或1=272x y ⎧⎪⎪⎨⎪=⎪⎩ ,因此点P 坐标为1722⎛⎫ ⎪⎝⎭, 类似的,也可以过点P 作垂线等。
但不推荐,否则直角顶点未知。
需要设元求解,而简析1直角顶点D 已知,故而顺风顺雨。
理论上,在直线CD 上任取一个已知点,将之做为等腰直角三角形的直角顶点,都可顺利解决,如图1-3-9所示,可自行探究。
对比例2,还可以发现,双曲线与抛物线都是“幌子”,借助450角的处理策略,他们仅仅起到最后联立解方程组求交点的作用。
练就“慧眼”,便可以“识珠”,很多题目的命制套路就是如此. 策略二:一个45°→补两个45°→造“一线三等角”如图1-3-10,过点P 、D 向轴上做垂线,补出两个45°角,构出“一线三等角”结构,即∆PCE ∽∆CDF ,则有DFCECF PE =,即PE ·DF=CE ·CF ;由题可设P(t ,-t+27t+2),易得PE=2t ,DF=32,CE=-t+27t+2+t-2=-t ²+29t,CF=2-(27-3)=23,因此有2t ·32=23(-t ²+29t),解得t=21(t=0舍去),故点坐标为(21,27)因本题数据的特殊性,最后可以看出,点P 、D 的纵坐标相等,故过点P 、D 向y 轴做垂线,垂足重合,即图中的G 点,其实巧合与否,对解题并无影响;此外,所谓“一线”,也可以做成“水平线,甚至于“斜线”,可自行探究,一般选择现有的“一线”比较合适。
策略三:一个45°→再补一个45°→造“母子型相似”如图1-3-11,过点D 作y 轴的平行线交CP 的延长线于点Q ,交x 轴于点G ,再作CE ⊥QG 于点E ,构造等腰RT ∆CEF ,则∠F=45°,EF=CE=3,DE=23由∠PCD=45°,可得∆QCD ∽∆QFC ,易证QC ²=QD ·QF ; 设QD=t ,则QC ²=QE ²+CE ²=(t+23)²+9,故有(t+23)²+9=t ·(t+29),解得t=215,故点的坐标为(3,11) 再利用C 、Q 两点,可求出直线的解析式为y=3x+2,与抛物线联立得y=3x=2、y=-x ²+27x+2解得x=0、y=2,(舍去)或x=21、y=27,故点坐标为(21,27)。