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巧用旋转法解几何题

巧用旋转法解几何题
∵AD=DB ,∠ADG=∠BDF
∴⊿ADG ≌⊿BDF (SAS )
∴∠DAG=∠DBF ,BF=AG
∴AG ∥BC
∵∠C=90°∴∠EAG=90°
∴EG 2
=AE 2
+AG 2
=AE 2
+BF 2
∵DE ⊥DF ∴EG=EF ∴EF 2
=AE 2
+BF
2
例2,如图2,在⊿ABC 中,∠ACB=90°,AC=BC ,P 是⊿ABC 内一点,且PA=3,PB=1,PC=2,求∠BPC 的度数.
分析:题目已知条件中给出了三条线段的长度和一个直角,但已知的三条线段不在同一三角形中,故可考虑通过旋转变换移至一个三角形中,由于⊿ACB 是等腰直角三角形,宜以直角顶点C 为旋转中心。

解:作MC ⊥CP ,使MC=CP ,连接PM ,BM ∵∠ACB=90°,∠PCM=90°∴∠1=∠2
∵AC=BC , ∴⊿CAP ≌⊿CBM (SAS ) ∴MB=AP=3
G
F
E D
C
B
A
∵PC=MC ,∠PCM=90° ∴∠MPC=45°
由勾
股定理
PM==
2
2MC PC =
2
2PC =22,
在⊿MPB 中,PB 2
+PM 2
=(22)2
+12=9=BM 2
∴⊿MPB 是直角三角形
∴∠BPC=∠CPM+∠MPB=45°+90°=135°
例3,如图3,直角三角形ABC 中,AB=AC ,∠BAC=90°,∠EAF=45°,求证:EF 2=BE 2+CF 2
分析:本题求证的结论和例1十分相似,无法直接用勾股定理,可通过旋转变换将BE ,CF 转移到同一个直角三角形中,由于⊿BAC 是等腰直角三角形,不妨以A 为旋转中心,将∠BAE 和∠CAF 合在一起,取零为整。

证明:过A 作AP ⊥AE 交BC 的垂线CP 于P ,连结
PF
∵∠EAP=90°,∠EAF=45° ∴∠PAF=45°
∵∠BAC=90° ∴∠BAE=∠PAC
A
P
M
C
B
A
∵AB=AC,∴∠B=∠ACB=∠ACP=45°
∴⊿ABE≌⊿ACP(ASA)
∴PC=AE,,AP=AE
∴⊿AEF≌⊿APF(SAS)
∴EF=PF
故在Rt⊿PCF中,PF2=CF2+PC2,即EF2=CF2+AE2
例4,如图4,正方形ABCD中,E,F分别在AD,DC上,且∠EBF=45°,BM⊥EF于M,求证:BA=BM 分析:本题与例3相同之处在于直角三角形家夹有45°角,可利用相同的方法,将∠ABE和∠CBF“化散为整”来构造全等三角形。

证明:延长FC到N,使CN=AE,
连结BN
∵四边形ABCD是正方形
∴AB=AC,∠BAC=90°
∵∠EBF=45°∴∠ABE+∠
CBF=45°
由⊿ABE≌⊿CBN知BE=BN,∠CBN=∠ABE ∴∠CBN+∠CBF=45°,即∠EBF=∠NBF 又BE=BN,BF=BF
∴⊿EBF≌⊿NBF(SAS)∴BM=BC N D F
E C
B A
∴BM=BA
例5、如图6,五边形ABCDE中,AB
=AE,BC+DE=CD,∠ABC+∠AED=
180°。

求证:∠ADE=∠ADC。

解析:条件中有共点且相等的边AE和AB,可将△ADE以点A为中心,顺时针方向旋转∠
BAE的角度到△AFB的位置,如图7。

这就
使已知条件∠ABC+∠AED=180°和BC+
DE=CD通过转化得到集中,使解题思路进一步明朗。

由△ADE≌△AFB,得∠AED=∠ABF,∠ADE=∠AFB,ED=BF,AF=AD。

由∠ABC+∠AED=180°,得∠ABC+∠ABF=180°。

所以C、B、F三点共线。

又CD=BC+DE=BC+BF=CF,故∠CFD=∠CDF。

由AF=AD,得到∠DFA=∠FDA。

∴∠ADE=∠AFB=∠CFD+∠DFA=∠CDF +∠FDA=∠ADC。

例6、如图,P是等边三角形ABC内的一个点,PA=2,PB=32,PC=4,求△ABC的边长。

分析:PA、PB、PC比较分散,可利用旋转将PA、PB、PC放在一个三角形中,为此可将△BPA绕B点逆时针方向旋转60°可得△BHC。

解:把△BPA绕B点逆时针方向旋转60°得到△BHC。

因为BP=BH,∠PBH=60°
所以△BPH是等边三角形
所以∠BPH=60°,所以BP=PH32=
又因为HC=PA=2,PC=4
所以
所以△HCP是Rt△,所以∠CHP=90°
又因为HC=2,PC=4
所以∠HPC=30°
又因为∠BPH=60°,所以∠CPB=90°
在Rt△BPC中,
=12+16=28,
BC,那么△ABC的边长为72。

=
2
7
例7、如图2,O是等边三角形ABC内一点,已知:∠AOB=115°,∠BOC=125°,则以线段OA、OB、OC 为边构成三角形的各角度数是多少?
解:可将△BOC绕B点按逆时针方向旋转60°可得△BMA。

因为BO=BM,∠MBO=60°
所以△BOM是等边三角形,
所以∠1=∠2=60°
又因为∠AOB=115°,所以∠MOA=55°
又因为∠AMB=∠COB=125°
所以∠AMO=65°
又因为AM=OC,MO=BO
所以△AMO正好是以AO、OC、BO为边组成的三角形,所以∠MAO=180°-(55°+65°)=180°-120°
=60°
即:以线段OA、OB、OC为边构成三角形的各角的度数分别为55°、65°、60°。

例8、如图4,P是正方形ABCD内一点,将
△ABP绕点B顺时针方向旋转能与'
∆重合,
CBP
若PB=3,求'PP的长。

分析:将△ABP绕点B顺时针方向旋转能与
'
∆重合,实际上就是把△ABP顺时针方向旋转90°CBP
可得'
CBP ∆,即=∠'
PBP 90°。

解:因为,'
BP BP ==∠'
PBP 90°。

所以
'PP 2
333222'2=+=+=B P BP 。

例9、如图5,P 为正方形ABCD 内一点,且PA :PB :PC=1:2:3,求∠APB 的度数。

分析:PA :PB :PC=1:2:3,
不妨设PA=1,PB=2,PC=3,而这些条件较分散,可设法把PA 、PB 、PC 相对集中起来即把△BCP 绕B 点顺时针方向旋转90°得到△BAE 。

解:因为BP=BE ,∠PBE=90° 所以2
22
22+=PE ,所以22=PE
又在△APE 中,2
22
,3AE PE PA
CP AE =+==
即2
22
3)22(1
=+
所以∠APE=90°
即∠APB=90°+45°=135° 所以∠APB=135°。

例10、如图,正方形ABCD 的边长为1,AB 、AD 上各存一点P 、Q ,若△APQ 的周长为2,求∠PCQ 的度数。

解:把△CDQ 绕点C 旋转90°到△CBF 的位置,CQ=CF 。

因为AQ+AP+QP=2 又AQ+QD+AP+PB=2
所以QD+BP=QP
又DQ=BF,所以PQ=PF
所以FCP

QCP∆

所以∠QCP=∠FCP
又因为∠QCF=90°,所以∠PCQ=45°。

由上例可知,利用旋转的概念及性质,把图中的一部分图形通过旋转,可把题化难为易,它为题设和结论的沟通架起了桥梁,同学们在做题时多练,多观察,增强解答几何题的能力
从以上几例来看,都巧妙地运用了旋转的方法构造全等三角形,或借助中点,或旋转一角,通过将相关线段和有关的角转移到一个直角三角形中,运用勾股定理及它的逆定理来达到解题的目的。

11。

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