中考数学热点难点突破:第3.4讲变式探究题(解析版)
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1、 专题专题 04 变式探究题变式探究题 考纲要求考纲要求: 变式探究题比一般综合题更能考查学生的分析、探索能力以及思维的发散、综合运用知识的能力,难度适 中,从而深受命题者的青睐,中考题型以填空题、解答题为主,难度一般不是很大 基础知识回顾基础知识回顾: 解变式探究题时,一般先观察、试验、类比、归纳、猜测出结论或条件,然后严格证明,解题的过程中通 常要结合分类讨论、数型结合、分析综合,归纳猜想等数型思想方法. 应用举例应用举例: 类型一、类型一、特殊的四边形的变式题 【例【例 1】在正方形 ABCD 中,AB=8,点 P 在边 CD 上,tanPBC=,点 Q 是在射线 BP 上的一个动点,
2、过点 Q 作 AB 的平行线交射线 AD 于点 M,点 R 在射线 AD 上,使 RQ 始终与直线 BP 垂直 (1)如图 1,当点 R 与点 D 重合时,求 PQ 的长; (2)如图 2,试探索: 的比值是否随点 Q 的运动而发生变化?若有变化,请说明你的理由;若没有 变化,请求出它的比值; (3)如图 3,若点 Q 在线段 BP 上,设 PQ=x,RM=y,求 y 关于 x 的函数关系式,并写出它的定义域 【答案】(1);(2);(3);0 x. 【解析】 (1)由题意,得, 在 Rt中, 3 4 RM MQ 6 5 3 4 93 202 yx 26 5 8ABBCCDAD90CA BCP
3、90Ctan PC PBC BC 3 tan 4 PBC6PC 2RP 22 10PBPCBC RQBQ90RQPCRQP (2)答: 的比值随点的运动没有变化 理由:如图, , , 的比值随点的运动没有变化,比值为 (3)延长交的延长线于点 BPCRPQ PBCPRQ PBPC RPPQ 106 2PQ 6 5 PQ RM MQ Q MQAB 1ABP QMRA 90CA 90QMRC RQBQ190RQM 90ABCABPPBC RQMPBC RMQPCB RMPC MQBC 6PC 8BC 3 4 RM MQ RM MQ Q 3 4 BPADN , , 又, 它的定义域是 类型二、类型二
4、、三角形有关的变式题 【例【例 2】数学课上,张老师出示了问题:如图 1,AC,BD 是四边形 ABCD 的对角线,若 ACB=ACD=ABD=ADB=60 ,则线段 BC,CD,AC 三者之间有何等量关系? 经过思考, 小明展示了一种正确的思路: 如图 2, 延长 CB 到 E, 使 BE=CD, 连接 AE, 证得ABEADC, 从而容易证明ACE 是等边三角形,故 AC=CE,所以 AC=BC+CD 小亮展示了另一种正确的思路:如图 3,将ABC 绕着点 A 逆时针旋转 60 ,使 AB 与 AD 重合,从而容易 证明ACF 是等边三角形,故 AC=CF,所以 AC=BC+CD 在此基础
5、上,同学们作了进一步的研究: (1)小颖提出:如图 4,如果把“ACB=ACD=ABD=ADB=60”改为 PDAB PDND ABNA 8NANDADND 2 88 ND ND 8 3 ND 22 10 3 PNPDND PDABMQAB PDMQ PDNP MQNQ 3 4 RM MQ RMy 4 3 MQy 2PD 10 3 NQPQPNx 10 2 3 410 33 yx 93 202 yx 26 0 5 x “ACB=ACD=ABD=ADB=45”,其它条件不变,那么线段 BC,CD,AC 三者之间有何等量关系?针 对小颖提出的问题,请你写出结论,并给出证明 (2) 小华提出: 如图
6、5, 如果把“ACB=ACD=ABD=ADB=60”改为“ACB=ACD=ABD=ADB=”, 其它条件不变,那么线段 BC,CD,AC 三者之间有何等量关系?针对小华提出的问题,请你写出结论,不 用证明 【答案】(1)BC+CD=AC;(2)BC+CD=2ACcos 【解析】 试题解析:(1)BC+CD=AC; 理由:如图 1,延长 CD 至 E,使 DE=BC, ABD=ADB=45 , AB=AD,BAD=180 ABDADB=90 , ACB=ACD=45 ,ACB+ACD=45 , BAD+BCD=180 , ABC+ADC=180 , ADC+ADE=180 , ABC=ADE,
7、在ABC 和ADE 中, AB=AD,ABC=ADE,BC=DE, ABCADE(SAS), ACB=AED=45 ,AC=AE, ACE 是等腰直角三角形, CE=AC, CE=CE+DE=CD+BC, BC+CD=AC; (2)BC+CD=2ACcos理由:如图 2,延长 CD 至 E,使 DE=BC, ABD=ADB=, AB=AD,BAD=180 ABDADB=180 2, ACB=ACD=, ACB+ACD=2, BAD+BCD=180 , ABC+ADC=180 , ADC+ADE=180 ,ABC=ADE, 在ABC 和ADE 中, AB=AD,ABC=ADE,BC=DE, AB
8、CADE(SAS), ACB=AED=,AC=AE, AEC=,过点 A 作 AFCE 于 F, CE=2CF, 在 RtACF 中,ACD=,CF=ACcosACD=ACcos, CE=2CF=2ACcos, CE=CD+DE=CD+BC, BC+CD=2ACcos 类型三、类型三、图形的旋转与对称变式 【例【例 3】如图 1,ABC 是等腰直角三角形,BAC=90 ,AB=AC,四边形 ADEF 是正方形,点 B、C 分 别在边 AD、AF 上,此时 BD=CF,BDCF 成立 (1)当ABC 绕点 A 逆时针旋转 (0 90 )时,如图 2,BD=CF 成立吗?若成立,请证明,若不成 立
9、,请说明理由; (2)当ABC 绕点 A 逆时针旋转 45 时,如图 3,延长 BD 交 CF 于点 H 求证:BDCF; 当 AB=2,AD=3 时,求线段 DH 的长 【答案】(1)BD=CF,理由见解析;(2)证明见解析;DH= 【解析】 解:(l)、BDCF 成立 由旋转得:ACAB,CAFBAD;AFAD, ABDACF, BDCF. (2) 、由(1)得,ABDACF, HFNADN, HNFAND,AND+AND=90 HFN+HNF90 ,NHF90 , HDHF,即 BDCF. 、如图,连接 DF,延长 AB,与 DF 交于点 M. 四边形 ADEF 是正方形, MDA45
10、, MAD45 , MADMDA,AMD90 , AM=DM AD=3 在MAD 中, AMDM3.MBAM-AB=321, 在BMD 中, , MAD=MDA=45 , AMD=90 ,又DHF=90 ,MDB=HDF, DMBDHF, DM:DH=DB:DF,即, 解得,DH= 方法、规律归纳方法、规律归纳: 解开放型问题时,一般先观察、试验、类比、归纳、猜测出结论或条件,然后严格证明,解题的过程中通 常要结合分类讨论、数型结合、分析综合,归纳猜想等数型思想方法. 实战演练实战演练: 1. 在 RtABC 中, ACB=90 , 点 D 与点 B 在 AC 同侧, DACBAC, 且 DA
11、=DC, 过点 B 作 BEDA 交 DC 于点 E,M 为 AB 的中点,连接 MD,ME (1)如图 1,当ADC=90 时,线段 MD 与 ME 的数量关系是 ; (2)如图 2,当ADC=60 时,试探究线段 MD 与 ME 的数量关系,并证明你的结论; (3)如图 3,当ADC= 时,求的值 【答案】(1)MD=ME;(2)MD=ME;(3)tan ME MD 3 2 【解析】 (1)MD=ME如图 1,延长 EM 交 AD 于 F, BEDA,FAM=EBM, AM=BM,AMF=BME,AMFBME, AF=BE,MF=ME,DA=DC,ADC=90 , BED=ADC=90 ,
12、ACD=45 , ACB=90 ,ECB=45 , EBC=BEDECB=45 =ECB, CE=BE,AF=CE,DA=DC,DF=DE, DMEF,DM 平分ADC,MDE=45 , MD=ME,故答案为:MD=ME; (2)MD=ME,理由: 如图 2,延长 EM 交 AD 于 F,BEDA,FAM=EBM, AM=BM,AMF=BME,AMFBME, AF=BE,MF=ME,DA=DC,ADC=60 , BED=ADC=60 ,ACD=60 ,ACB=90 ,ECB=30 , EBC=BEDECB=30 =ECB,CE=BE, AF=CE, DA=DC, DF=DE, DMEF, DM
13、 平分ADC, MDE=30 , 在 RtMDE 中, tanMDE= =,MD=ME (3)如图 3,延长 EM 交 AD 于 F,BEDA,FAM=EBM, AM=BM,AMF=BME,AMFBME, AF=BE,MF=ME,延长 BE 交 AC 于点 N,BNC=DAC, DA=DC,DCA=DAC,BNC=DCA, ACB=90 ,ECB=EBC,CE=BE,AF=CE, DF=DE,DMEF,DM 平分ADC,ADC=,MDE=, 在 RtMDE 中, =tanMDE=tan 3 ME MD 3 3 3 2 ME MD2 2. 如图,ABC 和ADE 是有公共顶点的直角三角形,BAC
14、DAE90 ,点 P 为射线 BD,CE 的交 点 (1)如图 1,若ABC 和ADE 是等腰三角形,求证:ABDACE; (2)如图 2,若ADEABC30 ,问:(1)中的结论是否成立?请说明理由 (3)在(1)的条件下,AB6,AD4,若把ADE 绕点 A 旋转,当EAC90 时,请直接写出 PB 的 长度 【答案】(1)见详解 (2)结论仍成立,理由见详解 (3)PB=或. 【解析】 解:(1)ABC 和ADE 是等腰三角形, AD=AE,AB=AC, BAC=DAE=90 , DAB=EAC, DABEAC(SAS), ABD=ACE, (2)结论仍成立, 理由:ADE=ABC=30
15、 , tan30 =, 由(1)知, DAB=EAC, DAB 相似EAC(相等角的对应边成比例), ABD=ACE, (3)a、如下图中,当点 E 在 AB 上时,BE=AB-AE=2, EAC=90 , CE= =, 同(1)可证ADBAEC DBA=ECA PEB=AEC, PEBAEC ,即,PB=, b、如下图中,当点 E 在 BA 延长线上时,BE=10, EAC=90 , CE= =, 同(1)可证ADBAEC DBA=ECA BEP=CEA, PEBAEC, ,即,PB=, 综上,PB=或. 3已知:ABC 和ADE 均为等边三角形,连接 BE,CD,点 F,G,H 分别为 D
16、E,BE,CD 中点 (1)当ADE 绕点 A 旋转时,如图 1,则FGH 的形状为 ,说明理由; (2)在ADE 旋转的过程中,当 B,D,E 三点共线时,如图 2,若 AB=3,AD=2,求线段 FH 的长; (3)在ADE 旋转的过程中,若 AB=a,AD=b(ab0),则FGH 的周长是否存在最大值和最小值, 若存在,直接写出最大值和最小值;若不存在,说明理由 【答案】(1)FGH 是等边三角形;(2);(3)FGH 的周长最大值为(a+b),最小值为 (ab) 【解析】 (2)如图 2 中,连接 AF、EC在 RtAFE 和 RtAFB 中,解直角三角形即可; (3)首先证明GFH
17、的周长=3GF=BD,求出 BD 的最大值和最小值即可解决问题; 试题解析:(1)结论:FGH 是等边三角形理由如下: 如图 1 中,连接 BD、CE,延长 BD 交 CE 于 M,设 BM 交 FH 于点 O 61 2 3 2 3 2 3 2 ABC和ADE均为等边三角形, AB=AC, AD=AE, BAC=DAE, BAD=CAE, BADCAE, BD=CE,ADB=AEC,EG=GB,EF=FD,FG=BD,GFBD,DF=EF,DH=HC,FH= EC,FHEC,FG=FH,ADB+ADM=180 ,AEC+ADM=180 ,DMC+DAE=180 , DME=120 ,BMC=6
18、0 GFH=BOH=BMC=60 ,GHF 是等边三角形,故答案为:等边三角形 (2)如图 2 中,连接 AF、EC 易知 AFDE, 在 RtAEF 中, AE=2, EF=DF=1, AF=, 在 RtABF 中, BF= =,BD=CE=BFDF=,FH=EC= (3)存在理由如下 由 (1) 可知, GFH 是等边三角形, GF=BD, GFH 的周长=3GF=BD, 在ABD 中, AB=a, AD=b, BD 的最小值为 ab,最大值为 a+b,FGH 的周长最大值为(a+b),最小值为(ab) 4请认真阅读下面的数学小探究系列,完成所提出的问题: 1 2 1 2 22 213 2
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