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中考数学压轴题分析:旋转与相似

本文内容选自2021年岳阳中考数学几何压轴题。以线段的旋转为背景,构造菱形,并根据相似进行解答问题。题目设计比较灵巧,值得研究。

【中考真题】

(2021·岳阳)如图,在中,,,点为的中点,连接,将线段绕点顺时针旋转得到线段,且交线段于点,的平分线交于点.(1)如图1,若,则线段与的数量关系是  ,  ;(2)如图2,在(1)的条件下,过点作交于点,连接,.①试判断四边形的形状,并说明理由;②求证:;

(3)如图3,若,,过点作交于点,连接,,请直接写出的值(用含的式子表示).

【分析】

(1)根据直角三角形的斜边中线的性质,以及含30°角的直角三角形的三边关系可以直接得到结论。

(2)①易得CF与CD相等,进而得到四边形CDEF的一组对边平行且相等,那么它必然是菱形,但是∠CDE为直角,所以必然为正方形。

②遇到比例则考虑相似。发现BE与FH分别在△BEG和△FCH中,而且他们容易证得相似,就可以转化为求CF与GE的比值了。那么只需求出DG与CD的比值即可难度不大。

(3)有了前面的基础,那么就好求了。还是根据相似得到结论。

先证明∠BGE=∠DGC=∠FCG,再证明∠GBE=∠CFD=∠CDF=α/2(∠ABC=30°,利用外角的性质,可以得到∠ADE=α+60=2∠DBE,再得结论),那么就可以得到△BEG和△FCH相似了。进而转化为求CF与GE的比值。

不过(α-60°)并不好表示,过点D作BC的垂线,可以得到这个角,且有一个直角三角形,进而得到边NG与DN的比例关系,而CF=CD=2DN,所以就比较容易转化了。

【答案】解:(1)在中,,点为的中点,,,,是等边三角形,,,,.线段绕点顺时针旋转得到线段,,故答案为:;.(2)①四边形是正方形,理由如下,平分,,,,,,,四边形是菱形,,菱形是正方形.②由(1)可知,,,,,,,,,,,,由①知,,,,,,,,,.

(3)如图3,过点作于点,

,,是等边三角形,,,,,,,,在中,,,,,,,,,,,,,,平分,,,,,,,,,,

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