初中数学四十二个几何模型_模型 | 一文搞定初中数学9大重要几何模型(优选)...
重要幾何模型1--半角模型
模型特點倍長中線或類中線(與中點有關的線段)構造全等三角形
如圖①:
(1)∠2=1/2∠AOB;(2)OA=OB。
如圖②:
連接 FB,將△FOB 繞點 O 旋轉至△FOA 的位置,連接 F′E、FE,可得△OEF′≌△OEF。
典型例題1如圖.在四邊形ABCD中,∠B+∠ADC=180°,AB=AD,E、F分別是邊BC、CD延長線上的點,且∠EAF=1/2∠BAD,求證:EF=BE﹣FD.
【分析】在BE上截取BG,使BG=DF,連接AG.根據SAA證明△ABG≌△ADF得到AG=AF,∠BAG=∠DAF,根據∠EAF?=1/2∠BAD,可知∠GAE=∠EAF,可證明△AEG≌△AEF,EG=EF,那么EF=GE=BE﹣BG=BE﹣DF.
【解析】證明:在BE上截取BG,使BG=DF,連接AG.
∵∠B+∠ADC=180°,∠ADF+∠ADC=180°,
∴∠B=∠ADF.
在△ABG和△ADF中,
易證△ABG≌△ADF(SAS),
∴∠BAG=∠DAF,AG=AF.
∴∠BAG+∠EAD=∠DAF+∠EAD=∠EAF=1/2∠BAD.
∴∠GAE=∠EAF.
在△AEG和△AEF中,
易證△AEG≌△AEF(SAS).
∴EG=EF,
∵EG=BE﹣BG
∴EF=BE﹣FD.
典型例題2問題情境:已知,在等邊△ABC中,∠BAC與∠ACB的角平分線交于點O,點M、N分別在直線AC,AB上,且∠MON=60°,猜想CM、MN、AN三者之間的數量關系.
方法感悟:小芳的思考過程是在CM上取一點,構造全等三角形,從而解決問題;
小麗的思考過程是在AB取一點,構造全等三角形,從而解決問題;
問題解決:(1)如圖1,M、N分別在邊AC,AB上時,探索CM、MN、AN三者之間的數量關系,并證明;
(2)如圖2,M在邊AC上,點N在BA的延長線上時,請你在圖2中補全圖形,標出相應字母,探索CM、MN、AN三者之間的數量關系,并證明.
【分析】(1)在AC上截取CD=AN,連接OD,證明△CDO≌△ANO,根據全等三角形的性質得到OD=ON,∠COD=∠AON,證明△DMO≌△NMO,得到DM=MN,結合圖形證明結論;
(2)在AC延長線上截取CD=AN,連接OD,仿照(1)的方法解答.
【解析】解:(1)CM=AN+MN,
理由如下:在AC上截取CD=AN,連接OD,
∵△ABC為等邊三角形,∠BAC與∠ACB的角平分線交于點O,
∴∠OAC=∠OCA=30°,
∴OA=OC,
在△CDO和△ANO中,
易證△CDO≌△ANO(SAS)
∴OD=ON,∠COD=∠AON,
∵∠MON=60°,
∴∠COD+∠AOM=60°,
∵∠AOC=120°,
∴∠DOM=60°,
在△DMO和△NMO中,
易證△DMO≌△NMO,
∴DM=MN,
∴CM=CD+DM=AN+MN;
(2)補全圖形如圖2所示:
CM=MN﹣AN,
理由如下:在AC延長線上截取CD=AN,連接OD,
在△CDO和△ANO中,
易證△CDO≌△ANO(SAS)
∴OD=ON,∠COD=∠AON,
∴∠DOM=∠NOM,
在△DMO和△NMO中,
易證△DMO≌△NMO(SAS)
∴MN=DM,
∴CM=DM﹣CD=MN﹣AN.
典型例題3如圖,在正方形ABCD中,M、N分別是射線CB和射線DC上的動點,且始終∠MAN=45°.
(1)如圖1,當點M、N分別在線段BC、DC上時,請直接寫出線段BM、MN、DN之間的數量關系;
(2)如圖2,當點M、N分別在CB、DC的延長線上時,(1)中的結論是否仍然成立,若成立,給予證明,若不成立,寫出正確的結論,并證明;
(3)如圖3,當點M、N分別在CB、DC的延長線上時,若CN=CD=6,設BD與AM的延長線交于點P,交AN于Q,直接寫出AQ、AP的長.
分析
典型例題4-5已知,正方形ABCD中,∠MAN=45°,∠MAN繞點A順時針旋轉,它的兩邊分別交CB、DC(或它們的延長線)于點M、N,AH⊥MN于點H.
(1)如圖①,當∠MAN繞點A旋轉到BM=DN時,請你直接寫出AH與AB的數量關系:AH=AB;
(2)如圖②,當∠MAN繞點A旋轉到BM≠DN時,(1)中發現的AH與AB的數量關系還成立嗎?如果不成立請寫出理由,如果成立請證明;
(3)如圖③,已知∠MAN=45°,AH⊥MN于點H,且MH=2,NH=3,求AH的長.(可利用(2)得到的結論)
【分析】(1)由三角形全等可以證明AH=AB,
(2)延長CB至E,使BE=DN,證明△AEM≌△ANM,能得到AH=AB,
(3)分別沿AM、AN翻折△AMH和△ANH,得到△ABM和△AND,然后分別延長BM和DN交于點C,得正方形ABCE,設AH=x,則MC=x﹣2,NC=x﹣3,在Rt△MCN中,由勾股定理,解得x.
典型例題6(1)如圖1,將∠EAF繞著正方形ABCD的頂點A順時針旋轉,∠EAF的兩邊交BC于E,交CD于F,連接EF.若∠EAF=45°,BE、DF的長度是方程x2﹣5x+6=0的兩根,請直接寫出EF的長;
(2)如圖2,將∠EAF繞著四邊形ABCD的頂點A順時針旋轉,∠EAF的兩邊交CB的延長線于E,交DC的延長線于F,連接EF.若AB=AD,∠ABC與∠ADC互補,∠EAF∠BAD,請直接寫出EF與DF、BE之間的數量關系,并證明你的結論;
(3)在(2)的前提下,若BC=4,DC=7,CF=2,求△CEF的周長.
①EF的長為:5;
②數量關系:EF=DF﹣BE.
【分析】(1)先證明△ABE≌△ADM,再證明△AEF≌△AMF,得到EF=DF+BE即可;
(2)先證明△ADM≌△ABE,再證明△EAF≌△MAF,即可;
(3)直接計算△CEF的周長=EF+BE+BC+CF=DF+BC+CF=9+4+2=15.
(3)由上面的結論知:DF=EF+BE;
∵BC=4,DC=7,CF=2,
∴DF=CD+CF=9
∴△CEF的周長=EF+BE+BC+CF=DF+BC+CF=9+4+2=15.
即△CEF的周長為15.
①EF=DF﹣BE=FC+CD﹣BE=5
②和(2)方法一樣,EF=DF﹣BE.
故答案為EF=DF﹣BE.
重要幾何模型2--將軍飲馬模型
重要幾何模型3--弦圖模型
模型特點弦圖模型,包含兩種模型:內弦圖模型和外弦圖模型.
(一)內弦圖模型:如圖,在正方形ABCD中,AE⊥BF于點E,BF⊥CG于點F,CG⊥DH于點G,DH⊥AE于點H,則有結論:△ABE≌△BCF≌△CDG≌△DAH.
外弦圖模型:如圖,在正方形ABCD中,E,F,G,H分別是正方形ABCD各邊上的點,且四邊形EFGH是正方形,則有結論:△AHE≌△BEF≌△CFG≌△DGH.
弦圖模型典例講解例題1.?如圖,在△ABC中,∠ABC=90°,分別以AB,AC向外作正方形ABDE,ACFG,連接EG,若AB=12,BC=16,求△AEG的面積.
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1.如圖,四邊形ABCD是邊長為4的正方形,點E在邊AD上,連接CE,以CE為邊作正方形CEFG,點D,F在直線CE的同側,連接BF,若AE=1,求BF的長.
例題2.?如圖,以Rt△ABC的斜邊BC在△ABC同側作正方形BCEF,該正方形的中心為點O,連接AO.若AB=4,AO=6倍根號2,求AC的長.
變式練習>>>
2.如圖,點A,B,C,D,E都在同一條直線上,四邊形X,Y,Z都是正方形,若該圖形總面積是m,正方形Y的面積是n,則圖中陰影部分的面積是___________.
例題3.?如圖,在△ABC中,∠BAC=45°,D為△ABC外一點,滿足∠CBD=90°,BC=BD,若三角形ADC面積為4.5,求AC的長.
變式練習>>>
3.點P是正方形ABCD外一點,PB=10cm,△APB的面積是60cm2,△CPB的面積是30cm2.求正方形ABCD的面積.
例題4.?在邊長為10的正方形ABCD中,內接有6個大小相同的正方形,P、Q、M、N是落在大正方形邊上的小正方形的頂點,如圖所示,求這六個小正方形的面積.
例題5.?如圖,在等腰Rt△ACB和等腰Rt△DCE中,∠AXB=∠DCE=90°,連接AD,BE,點I在AD上,
(1)若IC⊥BE,求證:I為AD中點;
(2)若I為AD中點,求證:IC⊥BE
例題6.?在平面直角坐標系中,直線l的解析式為y=2x+b,其與x軸交于點A,與y軸交于點B,在直線l移動的過程中,直線y=4上是否存在點P,使得△PAB是等腰直角三角形,若存在,請求出滿足條件的所有點P的坐標,如不存在,請說明理由.
弦圖模型小試牛刀
1.我國古代數學家趙爽利用弦圖證明了勾股定理,這是著名的趙爽弦圖(如圖1).它是由四個全等的直角三角形拼成了內、外都是正方形的美麗圖案.在弦圖中(如圖2),已知點O為正方形ABCD的對角線BD的中點,對角線BD分別交AH,CF于點P、Q.在正方形EFGH的EH、FG兩邊上分別取點M,N,且MN經過點O,若MH=3ME,BD=2MN=4根號5.則△APD的面積為多少.
2.如圖,在△ABC中,∠ACB=90°,分別以邊AB、AC向外作正方形ABDE和正方形ACFG,連接CE,BG,EG.(正方形的各邊都相等,各角均為90°)
(1)判斷CE與BG的關系,并說明理由;
(2)若BC=3,AB=5,則AEG面積等于多少.
重要幾何模型4--費馬點模型
模型特點費馬點的定義:數學上稱,到三角形3個頂點距離之和最小的點為費馬點。
它是這樣確定的:
1.?如果三角形有一個內角大于或等于120°,這個內角的頂點就是費馬點;
2.?如果3個內角均小于120°,則在三角形內部對3邊張角均為120°的點,是三角形的費馬點。
費馬點的性質:費馬點有如下主要性質:
1.費馬點到三角形三個頂點距離之和最小。
2.費馬點連接三頂點所成的三夾角皆為120°。
費馬點最小值快速求解:
費爾馬問題告訴我們,存在這么一個點到三個定點的距離的和最小,解決問題的方法是運用旋轉變換.
秘訣:以△ABC任意一邊為邊向外作等邊三角形,這條邊所對兩頂點的距離即為最小值
費馬點最值模型典例講解例題1.?已知:△ABC是銳角三角形,G是三角形內一點。∠AGC=∠AGB=∠BGC=120°.
求證:GA+GB+GC的值最小.
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1.如圖,點P是三角形邊長為1的等邊內的任意一點,求PA+PB+PC的取值范圍.
注????本題旋轉△AEB、△BEC也都可以,但都必須繞著定點旋轉,讀者不妨一試.
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2.若P為銳角△ABC的費馬點,且∠ABC=60°,PA=3,PC=4,?求PB的值.
例題3.?如圖,矩形ABCD是一個長為1000米,寬為600米的貨場,A、D是入口,現擬在貨場內建一個收費站P,在鐵路線BC段上建一個發貨站臺H,設鋪設公路AP、DP以及PH之長度和為l,求l的最小值.
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3.如圖,某貨運場為一個矩形場地ABCD,其中AB=500米,AD=800米,頂點A,D為兩個出口,現在想在貨運廣場內建一個貨物堆放平臺P,在BC邊上(含B,C兩點)開一個貨物入口M,并修建三條專用車道PA,PD,PM.若修建每米專用車道的費用為10000元,當M,P建在何處時,修建專用車道的費用最少?最少費用為多少?(結果保留整數)
例題4.?如圖1,已知一次函數y=x+3的圖象與x軸、y軸分別交于A、B兩點,拋物線y=﹣x2+bx+c過A、
B兩點,且與x軸交于另一點C.
(1)求b、c的值;
(2)如圖1,點D為AC的中點,點E在線段BD上,且BE=2ED,連接CE并延長交拋物線于點M,求點M的坐標;
(3)將直線AB繞點A按逆時針方向旋轉15°后交y軸于點G,連接CG,如圖2,P為△ACG內一點,連接PA、PC、PG,分別以AP、AG為邊,在他們的左側作等邊△APR,等邊△AGQ,連接QR
①求證:PG=RQ;
②求PA+PC+PG的最小值,并求出當PA+PC+PG取得最小值時點P的坐標.
費馬點最值模型小試牛刀
重要幾何模型5--隱圓模型
模型特點1.觸發隱圓模型的類型
(1)動點定長模型
(2)直角圓周角模型
(3)定弦定角模型
(4)四點共圓模型①
(5)四點共圓模型②
2.圓中旋轉最值問題
隱圓模型例題講解例題1.?如圖,在邊長為2的菱形ABCD中,∠A=60°,M是AD邊的中點,N是AB邊上的一動點,將△AMN沿MN所在直線翻折得到△A`MN,連接A`C,則A`C長度的最小值是__________.
【分析】考慮△AMN沿MN所在直線翻折得到△A’MN,可得MA’=MA=1,所以A’軌跡是以M點為圓心,MA為半徑的圓弧.連接CM,與圓的交點即為所求的A’,此時A’C的值最小.構造直角△MHC,勾股定理求CM,再減去A’M即可,答案為根號7減去1
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如圖,在直角三形ABC中,
∠C=90°,AC=6,BC=8,點F在邊AC上,并且CF=2,點E為邊BC上的動點,將△CEF沿直線EF翻折,點C落在點P處,則點P到邊AB距離的最小值是__________.
【分析】考慮到將△FCE沿EF翻折得到△FPE,可得P點軌跡是以F點為圓心,FC為半徑的圓弧.過F點作FH⊥AB,與圓的交點即為所求P點,此時點P到AB的距離最小.由相似先求FH,再減去FP,即可得到PH.答案為1.2.
例題2.?如圖,已知圓C的半徑為3,圓外一定點O滿足OC=5,點P為圓C上一動點,經過點O的直線l上有兩點A、B,且OA=OB,∠APB=90°,l不經過點C,則AB的最小值為________.
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2.如圖,矩形ABCD
中,AB=4,BC=8,P、Q分別是直線BC、AB上的兩個動點,AE=2,△AEQ沿EQ翻折形成△FEQ,連接PF、PD,則PF+PD的最小值是_________.
例題3.?如圖,E、F是正方形ABCD的邊AD上的兩個動點,滿足AE=DF,連接CF交BD于點G,連接BE交AG于點H,若正方形邊長為2,則線段DH長度的最小值是________.
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3.如圖,Rt△ABC
中,AB⊥BC,AB=8,BC=4,P是△ABC內部的一個動點,且滿足∠PAB=∠PBC,則線段CP長的最小值是_________.
隱圓模型小試牛刀
重要幾何模型6--胡不歸模型
模型特點在前面的最值問題中往往都是求某個線段最值或者形如PA+PB最值,除此之外我們還可能會遇上形如“PA+kP”這樣的式子的最值,此類式子一般可以分為兩類問題:(1)胡不歸問題;(2)阿氏圓.
【故事介紹】
從前有個少年外出求學,某天不幸得知老父親病危的消息,便立即趕路回家.根據“兩點之間線段最短”,雖然從他此刻位置A到家B之間是一片砂石地,但他義無反顧踏上歸途,當趕到家時,老人剛咽了氣,小伙子追悔莫及失聲痛哭.鄰居告訴小伙子說,老人彌留之際不斷念叨著“胡不歸?胡不歸?…”(“胡”同“何”)
而如果先沿著驛道AC先走一段,再走砂石地,會不會更早些到家?
【模型建立】
如圖,一動點P在直線MN外的運動速度為V1,在直線MN上運動的速度為V2,且V1<V2,A、B為定點,點C在直線MN上,確定點C的位置使
的值最小.
【問題分析】
【問題解決】
構造射線AD使得sin∠DAN=k,即CH/AC=K,CH=kAC.
將問題轉化為求BC+CH最小值,過B點作BH⊥AD交MN于點C,交AD于H點,此時BC+CH取到最小值,即BC+kAC最小.
【模型總結】
在求形如“PA+kPB”的式子的最值問題中,關鍵是構造與kPB相等的線段,將“PA+kPB”型問題轉化為“PA+PC”型.而這里的PB必須是一條方向不變的線段,方能構造定角利用三角函數得到kPB的等線段.
胡不歸最值模型例題講解胡不歸最值模型小試牛刀重要幾何模型7--阿氏圓模型
模型特點在前面的“胡不歸”問題中,我們見識了“kPA+PB”最值問題,其中P點軌跡是直線,而當P點軌跡變為圓時,即通常我們所說的“阿氏圓”問題.
【模型來源】
“阿氏圓”又稱為“阿波羅尼斯圓”,如下圖,已知A、B兩點,點P滿足PA:PB=k(k≠1),則滿足條件的所有的點P的軌跡構成的圖形為圓.這個軌跡最早由古希臘數學家阿波羅尼斯發現,故稱“阿氏圓”.
阿氏圓最值模型例題講解阿氏圓最值模型小試牛刀重要幾何模型8--角含半角模型
模型特點角含半角模型,顧名思義即一個角包含著它的一半大小的角。它主要包含:等腰直角三角形角含半角模型;正方形中角含半角模型兩種類型。解決類似問題的常見辦法主要有兩種:旋轉目標三角形法和翻折目標三角形法。
類型一:等腰直角三角形角含半角模型
類型二:正方形中角含半角模型
角含半角模型例題講解角含半角模型小試牛刀重要幾何模型9--共頂點手拉手模型
模型特點共頂點模型,亦稱“手拉手模型”,是指兩個頂角相等的等腰或者等邊三角形的頂點重合,兩個三角形的兩條腰分別構成的兩個三角形全等或者相似。尋找共頂點旋轉模型的步驟如下:
(1)尋找公共的頂點
(2)列出兩組相等的邊或者對應成比例的邊
(3)將兩組相等的邊分別分散到兩個三角形中去,證明全等或相似即可。
共頂點手拉手模型例題講解角含半角模型小試牛刀文章來源:王通博初中數學(ID:wtbmaths);如存圖片/音視頻/作者/來源等使用或標注有誤,請聯系微信ABC-shuxue處理最后,邀您進下方公號學習戳“閱讀原文”,更有料!總結
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