图形的翻折问题,是历年来填空压轴以及解答压轴的一个命题热点问题。由于图形的折叠只改变图形的位置,大小和形状均不发生改变,因此保持了图形运动变化中很多的不变性,如翻折前后的对应边,翻折前后的对应角均不发生改变,在全等型问题的运用中,较为广泛。图形的翻折运动中运用重要的轴对称知识,因此折痕(对称轴)在翻折运动中又扮演着相当重要的角色。下面我们探究在以正方形为背景下的翻折,常见的命题及结论。
一:正方形翻折的“折痕”问题
如图示,将正方形ABCD沿着折痕EF翻折,使点A落在BC边上的点A"处,点D落在点D",点E在边AB上,点F在边CD上。
(1)正确作出翻折后的图形;
(2)证明:AA"=EF;
(3)设正方形边长为a,BA"=x,试用含有a和x的代数式将折痕EF表示出来,并分析其最值。
分析(1):先在边BC上取一点A",联结AA",再作出线段AA"的垂直平分线分别交边AB、CD于点E、F,联结A"E,过点A"作A"E的垂线,再过点F作线段A"E垂线的垂线,垂足为D
注:会画出翻折后的图形是解决翻折运动习题的重要一步,通常联结对称点,再作对称点连线段的垂直平分线。
分析(2):证明△ABA"≌△BCG
分析(3):用含有a和x的代数式表示折痕EF即表示线段AA",故对Rt△ABA"运用勾股构造。
当x=0时,即点A"与点B重合,此时折痕最小,EF=a;
当x=a时,即点A"与点C重合,此时折痕最大,EF=√(2)a
练习(1)
如图,把一块边长为6的正方形ABCD沿着MN折叠,使点A恰好与BC边上的点E重合,BE=2,则折痕MN=
分析:
练习(1)变式
如图,把一块正方形纸片ABCD沿着MN折叠,使点A恰好与BC边上的点E重合,DN=4/3,BE=2,则折痕MN=
分析:
注:
1:把握折痕和对称点连线段的长度相同;
2:正方形自带的直角为运用勾股定理解决问题提供了先决条件;
3、体会转化与化归思想及方程思想在解决问题中的应用。
二:正方形翻折形成的四边形面积问题
如图,把一块正方形纸片ABCD沿着MN折叠,使点A恰好与BC边上的点E重合,设正方形的边长为a,BE=x,
(1)试用含有a和x的代数式表示四边形AMND的面积;
(2)并求出四边形AMND面积的最值。
分析:
(1)对于直角梯形面积的求解,作高是常见作法之一,故形成一组全等;
(2)对于面积最值问题,一般来时是化成二次函数的形式,在定义域范围内分析其最值。
练习(2)-2012年普陀区初三数学一模18题
引用上述结论:点B的对应点G为AD中点时,此时面积最小且为3/8a²,即为6
正方形翻折形成三角形周长定值问题
如图,正方形纸片ABCD的边长为a,将正方形纸片折叠使点A落在BC边上的点E处,点D落在点H处,折痕为MN,联结EH,EH交DC于点G,试求证:C[△ECG]=2a
分析:方法一
方法二:
以上通过两种方式证明△ECG的周长为定值且为正方形变长的2倍。第一种方法通过勾股定理结合一线三直角的相似的性质,对于直角的翻折运用勾股定理建立方程是常用方法,且结合相似或三角比亦是可取方法;第二种方法通过构造辅助线2次全等说理,直接避开计算。
练习(3)-2015年崇明一模18题
练习(4)-2010虹口一模25题
分析:
第(3)亦可纯几何构造,如下图:
因为AD+DE=AB,故在AB边的右侧构造正方形ABHF
AD+DE=AB,AD+DF=AF=AB
故DF=DE
再通过2次全等证明:
△FAE≌△FGE,△FGC≌△FHC
C[△BEC]=2AB=8
练习(5)-2012年杨浦二模25题
分析:
亦可纯几何构造:
以上两题虽然不是直接以正方形的翻折为背景,但是本质依旧不变,只是改变叙述方式。练习(4)以AD+DE=AB为突破,变相的告诉我们DE=DF,这样就转化成正方形的翻折问题了;练习(5)虽然以圆为背景,需要我们做的是剔除伪装圆,将圆的语言转换成线段之间的语言,此圆所起到的作用仅仅是半径OE=OB,这样再次将此题成正方形的翻折问题了;对于以上几题从纯几何构造的方式,以2次全等说理周长定值,实为2次翻折,亦可发现特殊角45°角的存在。
思考题:
如图,在正方形ABCD中,边长为a,点E、F分别在边BC、CD上,且∠EAF=45°,求△CEF的周长
本贴主要探究正方形翻折问题中的几个常见问题的结论及其运用,从折痕问题到面积问题再到三角形周长定值问题。折痕是所有翻折运动问题中的核心,它所扮演的角色可以是对应点连线段的垂直平分线,也可以是角平分线,基于折痕扮演的角色,它又可以引领着我们补全翻折后的图形;对于面积问题中的最值问题一般来说是转化成二次函数的最值问题,再结合定义域来确定最值;
三角形周长定值问题,主要是利用勾股定理来建立方程,再结合三角比或相似三角形的相关性质进行求解。对于几何构造来求解三角形周长定值问题,旨在利用翻折的性质构造两次全等,这种两次翻折实为很多压轴题的基本图形,对基础图形的熟知,然后就是感悟、提升数学分析能力,解决压轴题。
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