初二数学中的“手拉手”模型
如图1:两个公共顶点并且顶角相等的等腰三角形所组成的图
形具有很特别的性质,我们形象地称其为“手拉手”模型;在这个
图形种蕴含这两个全等三角形,而且这两个全等三角形可以看成其
中一个绕着顶点旋转顶角地度数后变成另外一个。
在图1中,只需要连结BD,CE则容易证明△ABD≌△ACE;同
时△ACE可以看成△ABD绕着点A顺时针旋转∠BAC的度数得到。
熟悉手拉手模型对于解题是十分有帮助的。
下面以一些初二阶段
的考题为例子一起来巩固强化一下这个模型。
例1(15石狮八年级期末26题)△ABC和△ADE都是等腰三角形,其中AB=AC,AD=AE,且∠BAC=∠DAE.
(1)如图1,连结BE、CD,求证:CD=BE;
(2)如图2,连结BD、CD,若∠BAC=∠DAE=60°,CD⊥AE,AD=3,CD=4,求BD的长;
(3)如图3,若∠BAC=∠DAE=90°,以点A为旋转中心旋转△ABC,使得点C恰好落在斜边DE上,试探究、、之间的数量关系,并加以证明.
本分析:本题就是一道典型的手拉手模型问题,这边的两个等顶角共定点的等腰三角形是△ABC和△AED,因此图形中一定存在着两个全等的可以看成旋转得到的三角形。
有了这个理念就不难想到第二题连结BE;第三题连结BE,得到全等三角形,第二题中两个全等三角形
是△ABE与△ACD;第三问全等的三角形是△ABE与△ACD。
发现全等在本题中是关键;例
如第二题、三题就是通过全等把已知条件集中到同一个直角三角形中;利用勾股定理求解。
例2:如图3,在三角形ABC中AB=AC,∠BAC=90°,P是BC上的一点,证明:
BP²+CP²=2AP²
分析:这个题目中并没有直接的“手拉手”模型;但是
题目中有一个已知的等腰直角三角形ABC,要证明的式
子中有一个线段AP是以A为端点的,因此我们可以考
虑以AP为直角边,构造以点A为顶点的另一个等腰直
角三角形APD,这样就出现“手拉手”模型了,而模型
中存在的两个旋转三角形也随之显现,能把相关线
段集中到同一个直角三角形中。
如图4
(注:本题也可以直接考虑△ABP旋转)
例3:(17秋永春期末检测)
如图5,已知∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=60°,
①三角形ABC是__________三角形
②求证AC=BC+CD
(2)如图6,如果把“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=60°”改写成“∠ACB=∠ACD=∠ABD=∠ADB=45°”,求线段AC,BC,CD的关系,并给出证明。
分析:②中要证明AC=BC+CD可以用“截长补短”的思维去考虑,
截长:在AC上截取CE等于BC,连结BE证明AE=CD,
补短:延长CD至点F使得DF=BC,接着证明三角形ACF是等边。
本题也可以考虑旋转,吧△ABC绕着点A逆时针旋转60°;
最后回到主题:实际上我们也可以充分利用已知条件(已经有一个等边三角形),构造另一
个与△ABC共顶点的等边三角形,构造“手拉手”模型求解。
如图8
对于第二个小问,我们从充分利用已知条件构造‘手拉手’模型的思路
不难想到,以相关线段AC为直角边,构造等腰直角三角形ACF,则出
现手拉手模型,两个旋转全等的三角形分别是△ABC和△ADG,这样就
把BC转移到了DG与CD连成直线CG刚好又是以AC为直角边的等腰
直角三角形的斜边,关系自然就出来了。
如图9
注:当然本题也可以直接考虑△ABC旋转再证明△ACF是等腰直角三角形.。