旋转思维在几何图形中的应用
黑龙江省海林市柴河镇中学牟振杰
旋转与现实生活联系紧密,许多美丽的图案可以由旋转而成。
在几何图形中,常常用旋转思想来解决问题,它主要应用在正多边形(等边三角形、正方形),或存在等边的图形(等腰直角三角形)。
下面看几道例题:
应用一、如图(1),已知等边三角形ABC,点O在△ABC内部,且OA:OB:OC=1:2:3。
求∠AOB的度数。
分析:如图(2)根据等边三角形的性质,它的三条边相等,这就决定了旋转的始边和终边,而三角形的顶点就是旋转中心,始边与终边的夹角就是旋转角,从而构造出以1、2、3为边的三角形。
解:把△ACO绕点A逆时针旋转60°,使点C与点B重合,得到△ABO′,连结OO ′,则△AOO ′是等边三角形,AO=AO′= OO ′=1,BO ′=OC=3,在△BOO′中,BO2+O′O2=O′B2,所以,∠O′OB=90°,即∠AOB=150°。
变式1、如图(3),已知正方形ABCD,点O在它的内部,且OA:OB:OC=1:2:3,求∠AOB的度数。
(解法见图中提示)
变式2、如图(4),已知等边三角形ABC,∠OAB=10°,
∠ABO=20°,∠AOC=100°。
求以OA、OB、OC为边围成的三角形各内角的度数。
分析:把△ABO绕点A逆时针旋转60°,连结OO′,所以
△A OO′是等边三角形,OO′=OA,CO′=BO,要求以OA、OB、OC 为边围成的三角形各内角的度数,只要求出以线段OO′、CO′、OC 围成的三角形各内角的度数。
∠COO′=∠AOC-∠AO O′=100°-60°=40°,∠OO′C=∠AO′C-∠OO′A=(180°-20°-10°)- 60°=90°, ∠OC O′=180°-40°-90°=50°。
应用二、如图(5),等腰直角三角形ABC,点D在斜边AB上,且AD:DE:EC=1:3:2,求∠DBE的度数。
分析:由于等腰直角三角形的两腰相等,所以顶点B是旋转中心,旋转角是90°,如图(5)的右图。
解法如下:
解:把△ABD绕点B逆时针旋转90°,得到△BCD′,连结ED′,△ECD′是直角三角形,CD′=AD,因为AD:DE:EC= 1:3:2,所以,CD′:D′E:EC= 1:3:2,从而得到DE=ED′,△BE D≌△BED′,∠EBD=∠EBD′=45°。
变式、如图(6),已知四边形ABCD,AB=AD,∠DAB=60°,∠DCB=30°。
则以AC、DC、BC为边可以构成什么三角形。
(方法见图中的提示,你来试一试)
通过以上的旋转问题,我们知道在这些图形中,存在着共同的特点是具有等边,而等边的交点就是旋转中心,等边的夹角是旋转角,只要抓住这个特点,所遇到的问题就迎仞而解了。