文档内容
专题 04 三角形全等模型之手拉手模型与角平分线模型
目录
解题知识必备.....................................................................................................................................................1
压轴题型讲练.....................................................................................................................................................3
类型一、等腰三角形中的手拉手模型................................................................................................................3
类型二、角平分线垂两边(角平分线+外垂直)...............................................................................................9
类型三、角平分线垂中间(角平分线+内垂直).............................................................................................12
类型四、角平分线构造轴对称模型(角平分线+截线段相等)......................................................................14
压轴能力测评(8题).....................................................................................................................................18
解题知识必备
模型1.等腰三角形中的手拉手模型
【模型解读】
将两个三角形绕着公共顶点(即头)旋转某一角度后能完全重合,则这两个三角形构成手拉手全等,也叫
旋转型全等,常用“边角边”判定定理证明全等。
公共顶点A记为“头”,每个三角形另两个顶点逆时针顺序数的第一个顶点记为“左手”,第二个顶点记
为“右手”。
对应操作:左手拉左手(即连结BD),右手拉右手(即连结CE),得 。
【常见模型及证法】
等边三角形手拉手模型:
等腰直角三角形手拉手模型:
等腰三角形手拉手模型:模型2.角平分线垂两边(角平分线+外垂直)
【模型解读与图示】
条件:如图1, 为 的角平分线、 于点A时,过点C作 .
结论: 、 ≌ .
常见模型1(直角三角形型)
条件:如图2,在 中, , 为 的角平分线,过点D作 .
结论: 、 ≌ .(当 是等腰直角三角形时,还有 .)
常见模型2(邻等对补型)
条件:如图3,OC是∠COB的角平分线,AC=BC,过点C作CD⊥OA、CE⊥OB。
结论:① ;② ;③ .
图1 图2 图3
模型3.角平分线垂中间(角平分线+内垂直)
【模型解读与图示】
条件:如图1, 为 的角平分线, ,
结论:△AOC≌△BOC, 是等腰三角形、 是三线合一等。
图1 图2 图3
条件:如图2, 为 的角平分线, ,延长BA,CE交于点F.
结论:△BEC≌△BEF, 是等腰三角形、BE是三线合一等。
模型4.角平分线构造轴对称模型(角平分线+截线段相等)
【模型解读与图示】条件:如图, 为 的角平分线,A为任意一点,在 上截取 ,连结 .
结论: ≌ ,CB=CA。
条件:如图, 分别为 和 的角平分线, ,在 上截取 ,连结
.
结论: ≌ , ≌ ,AB+CD=BC。
压轴题型讲练
类型一、等腰三角形中的手拉手模型
例题:(23-24七年级下·湖南长沙·阶段练习)如图,在 和 中, , ,若
,连接 、 交于点 ;
(1)求证: .
(2)求 的度数.
(3)如图(2), 是等腰直角三角形, , , ,点 是射线 上的一点,
连接 ,在直线 上方作以点 为直角顶点的等腰直角三角形 ,连接 ,若 ,求
的值.
【答案】(1)见解析
(2)
(3) 或
【分析】本题考查了全等三角形的性质与判定,等边三角形的性质,三角形内角和定理的应用;
(1)根据题意得出 ,即可证明 ;
(2)根据题意可得 是等边三角形,根据(1)的结论可得 ,进而根据三角形的内角
和定理,即可求解;(3)分情况讨论,当 在线段 上时,当 在 的延长线上时,证明 ,得出
,结合图形,即可求解.
【详解】(1)证明:∵ ,
∴
又∵ , ,
∴
(2)解:∵ , ,
∴ 是等边三角形,
∴
∵
∴
∴
;
(3)解:如图所示,当 在线段 上时,
∵ 是以点 为直角顶点的等腰直角三角形
∴ ,
又∵ , ,
∴
∴
∴
∵
∴
如图所示,当 在 的延长线上时,同理可得,∴
∴
∵
∴
综上所述, 或
【变式训练1】如图, 和 都是等边三角形,直线 , 交于点F.
(1)如图1,当A,C,D三点在同一直线上时, 的度数为______,线段 与 的数量关系为
______.
(2)如图2,当 绕点C顺时针旋转 时,(1)中的结论是否还成立?若不成立,请说
明理由:若成立,请就图2给予证明.
(3)若 , ,当 绕点C顺时针旋转一周时,请直接写出 长的取值范围.
【答案】(1) , ;
(2)成立,理由见解析
(3)
【分析】本题考查了等边三角形性质的运用,全等三角形的判定及性质的运用,以及旋转的性质,解答时
证明三角形全等是关键.
(1)利用等边三角形的性质证明 ,结合三角形的外角就可以得出结论;
(2)同(1)中方法证明 ,得出 , ,再根据三角形的内角和得出
;
(3)当B、C、D三点共线时得出 的最大和最小值,即可得出结论.
【详解】(1)解: 是等边三角形,, ,
是等边三角形,
, ,
,
即 ,
在 和 中,
,
, ,
,且
(2)(1)中结论仍成立,
是等边三角形,
, ,
是等边三角形,
, ,
,
即 ,
在 和 中,
,
, ,
,且 ,
;
(3) 是等边三角形,
,当旋转 = 时,B、C、D三点共线,此时 ,
当旋转 = 时,B、C、D三点共线,此时 ;
∴ .
【变式训练2】(1)问题发现:如图1, 和 均为等边三角形,当 应转至点 , ,
在同一直线上,连接 ,易证 ,则① ;②线段 , 之间的数量关系 ;
(2)拓展研究:如图2, 和 均为等腰三角形,且 ,点 , , 在同
一直线上,若 , ,求 的长度;
(3)如图3, 为等边三角形 内一点,且 , , , , ,
求 的长.
【答案】(1)① ;② ;(2) ;(3)
【分析】
本题主要考查了全等三角形的判定及性质和勾股定理的应用,
(1)证明 .得到 .利用 为等边三角形,得到
,再利用点A,D,E在同一直线上,可得 ,即可得 ;
(2)证明 ,可得 , ,再证明
,利用勾股定理求解即可;
(3)把 绕点 逆时针旋转 得 ,连接 ,可得 ,证明 是等边三角形,
证明 ,再证明 、 、 在同一条直线上,求出 ,利用勾股定理求解即可.
【详解】解:(1)①∵ 和 均为等边三角形,
∴ , , .
∴ .
在 和 中,
,
∴ .
∴ .
∵ 为等边三角形,
∴ .
∵点A,D,E在同一直线上,∴ .
∴ .
②由①得:△ ,
∴ ;
故答案为:① ;② .
(2)∵ 和 均为等腰直角三角形,
∴ , , .
∴ .
在 和 中,
,
∴ ,
∴ , ,
∵ 为等腰直角三角形
∴ .
∵点 , , 在同一直线上,
∴ .
∴ .
∴ .
∴ ;
(3)把 绕点 逆时针旋转 得 ,连接 ,如图所示: , ,
则 ,
∴ , , , ,
∴ 是等边三角形,
∴ , ,
∴ ,
∵ ,∴ ,
又∵ ,
即D、P、E在同一条直线上,
∴ ,
在 中, = ,
即 的长为 .
【点睛】本题涉及全等三角形的判定及性质,等边三角形的性质,勾股定理,旋转的性质等知识点,解题
的关键是利用旋转构造全等三角形,把分散的已知条件集中到同一个三角形中.
类型二、角平分线垂两边(角平分线+外垂直)
例题:如图,在 中, 为 边上一点, 于点 , 于点 , .
(1)求证: 平分 ;
(2)若 , , ,则 的长为 .
【答案】(1)详见解析
(2)
【分析】本题主要考查了全等三角形的性质与判定,角平分线的性质和判定,灵活运用所学知识是解题的
关键.
(1)连接 ,证明 ,得 ,再利用角平分线的性质即可解决问题;
(2)结合(1) ,根据 ,代入值计算即可解决问题.
【详解】(1)证明:如图,连接 ,
于点 , 于点 ,
,
在 和 中,,
,
,
于点 , 于点 ,
平分 ;
(2)解: ,
,
,
,
, ,
,
,
故答案为:4.
【变式训练1】(23-24九年级下·辽宁沈阳·期中)【教材呈现】如图是华师版八年级上册数学教村96页的
部分内容.
已知:如图. 是 的平分线,P是 上任意一点, , ,垂足分别为点D和点
E.
求证: .
分析:
图中有两个直角三角形 和 ,只要证明这两个三角形全等便可证得 .
【问题解决】请根据教材分析,结合图①与出证明 的过程.
【类比探究】
(1)如图②, 是 的平分线,P是 上任意一点,点M,N分别在 和 上,连接 和
,若 ,求证: ;
(2)如图③, 的周长是12; 、 分别平分 和 , 于点D,若 的
面积 ,则 长为________.【答案】问题解决:见解析;(1)见解析;(2)3
【分析】本题主要考查了角平分线的性质、三角形全等的判定和性质,
[问题解决]利用角角边定理证明 ,根据全等三角形的性质证明结论;
[类比探究](1)过点P作 于E, 于F,根据角平分线的性质得到 ,证明
,根据全等三角形的性质证明结论;
(2)过O作 与E, 于F,利用角平分线的性质可得 , ,然后再利用
面积的计算方法可得答案.
【详解】[问题解决]证明:∵ , ,
∴ ,
∵ 是 的平分线,
∴ ,
在 和 中,
,
∴ ( ),
∴ ;
[类比探究](1)证明:如图②,过点P作 于E, 于F,
∵ 是 的平分线, , ,
∴ , ,
∵ , ,
∴ ,
在 和 中,,
∴ ,
∴ ;
(2)过O作 与E, 于F,
∵ 、 分别平分 和 ,
∴ , ,
∴ ,
∵ 的周长是 ,
∴ ,
∵ 的面积为18,且 ,
∴ ,
即 ,
故答案为:3.
类型三、角平分线垂中间(角平分线+内垂直)
例题:(23-24八年级上·浙江台州·阶段练习)如图, 中, , , 平分 ,
,垂足 在 的延长线上.
(1)求证: ;
(2)当 时,求 的面积 用含 的代数式表示 .
【答案】(1)见解析(2)
【分析】本题主要考查了全等三角形的判定与性质,三角形内角和定理等知识,作辅助线构造全等三角形
是解题的关键.
(1)由 ,得 ,再根据 ,利用三角形内角和定理可证明结论;
(2)延长 , 交于点 ,利用 证明 ,得 ,再根据 证明
,得 ,则 ,从而解决问题.
【详解】(1)证明: , ,
,
又 ,
;
(2)解:如图,延长 , 交于点 ,
在 与 中,
,
,
,
平分 ,
,
在 与 中,
,
,
,
,
.类型四、角平分线构造轴对称模型(角平分线+截线段相等)
例题:(23-24七年级下·湖南衡阳·期末)如图, 是AD中点, 平分 .
(1)若 ,求证: 平分 .
(2)若 ,求证: .
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【分析】本题主要考查三角形全等的判定与性质,灵活做辅助线是解题的关键.
(1)过点E作 ,垂足为H,根据角平分线性质可得 ,再由角平分线判定即可得出
结论;
(2)在 上截取 ,连接 .先证明 可得 ,再证 可得
即可证明结论.
【详解】(1)证明:过点E作 ,垂足为H,
∵ 平分 , ,
∴ ,
又∵ 是 中点,即 ,
∴ ,
∵ , ,
∴: 平分 .
(2)解:如图:在 上截取 ,连接 .平分 ,
.
在 和 中,
,
, .
是 的中点,
.
又 ,
,
,
,
在 和 中
.
,
,
,
∴
【变式训练1】(23-24七年级下·贵州毕节·期末)如图, 是 的平分线, ,点E在 上,
连接 、 ,过点D作 , ,垂足分别是F、G.(1)求证: ;
(2)求证: .
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】本题考查角平分线的性质,全等三角形性质和判定,补角定义,熟练掌握相关性质是解题的关键.
(1)首先利用角平分线的性质可得 ,然后再利用“ ”判定 即可;
(2)根据全等三角形的性质可得 ,根据等角的补角相等可得 ,再证明
,即可证明 .
【详解】(1)证明: 是 的平分线,
,
在 和 中,
,
;
(2)证明: ,
,
,
, , ,
,
.
【变式训练2】(23-24七年级下·广东佛山·期末)综合探究:如题图1是一种用刻度尺画角平分线的方法,
在 、 上分别取点 、 、 、 ,使得 , ,连接 、 ,交点为 ,则射线
为 的角平分线.
【验证】(1)试说明 平分 ,且 ;
【应用】(2)如题图2,若 、 、 、 分别为 、 上的点,且 , ,
试用(1)中的原理说明 平分 ;【猜想】(3)如题图3, 是 角平分线上一点, 、 分别为 、 上的点,且 ,请
补全图形,并直接写出 与 的数量关系.
【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)补全图形见解析, 或
【分析】本题是三角形综合题目,考查了全等三角形的判定与性质、角平分线的性质等知识,本题综合性
强,熟练掌握全等三角形的判定与性质是解题的关键,属于中考常考题型.
(1)先证明 ,得 ,再证 ,得 ,然后证
,得 ,即可得出结论;
(2)先证明 ,可得 ,由(1)可得 平分 ;
(3)过点 分别作 于 , 于 ,分两种情况进行求解即可.
【详解】解:(1) , , ,
, ,
,
, ,
,
,
, , ,
,
,
即 ,
射线 平分 ;
(2) ,
,
,
,
,
由(1)可得 平分 ;
(3)补全图形如下,过点 分别作 于 , 于 ,
是 的平分线,
, ,当 时,
在 和 中,
,
,
;
当 时,
同理得 ,
;
,
,
综上所述, 与 的数量关系为 或 ;
压轴能力测评(8题)
一、填空题
1.(22-23八年级上·广东广州·期中)如图, 于E, 于F, , ,则
的度数是 .
【答案】
【分析】根据在角的内部到角的两边距离相等的点在角的平分线上解答.结合垂直定义以及四边形内角和
360度,进行列式计算即可.本题考查了角平分线的性质,熟记在角的内部到角的两边距离相等的点在角
的平分线上是解题的关键.
【详解】解: , , ,点 在 的平分线上,
∴ .
∴
∴
故答案为:
2.(23-24七年级下·甘肃张掖·期末)如图,在 中, , 平分 ,交 于 ,
若 ,点 到边 的距离为6,则 的长为 .
【答案】18
【分析】本题考查了角平分线的性质,即“角平分线上的点到这个角的两边的距离相等”,掌握角平分线
的性质是解本题的关键.
过 作 于 ,则 ,根据角平分线性质求出 ,求出 ,再计算 即可得
出结果.
【详解】解:如图,过 作 于 ,
点 到 的距离为6,
,
, 平分 ,
,
,
,
.
故答案为:18.
3.(23-24八年级上·吉林·阶段练习)如图 中 , ,点 是 、 角
平分线的交点,过 作 于 点,且 ,则 的面积为 .【答案】48
【分析】本题考查角平分线的性质定理,过点 作 ,易得: ,连接 ,
分割法求出 的面积即可.
【详解】解:过点 作 ,连接 ,
∵点 是 、 角平分线的交点,过 作 于 点, ,
∴ ,
∴ 的面积为: .
故答案为:48.
4.(2024·四川达州·模拟预测)如图,在 中, 于E, 于F, 为 的平分
线, 的面积是 , , , .
【答案】2
【分析】本题主要考查了角平分线的性质,熟练掌握角平分线的性质是解题的关键.根据 的面积是
,列式得 ,即可得到答案.
【详解】解:在 中, 于E, 于F, 为 的平分线,
,
的面积是 ,
,即 ,,
,
故答案为: .
二、解答题
5.(21-22八年级下·辽宁锦州·期末)在 与 中, , ,
.
(1)如图1,若点D,B,C在同一直线上,连接 , ,则 与 的关系为________.
(2)如果将图1中的 绕点B在平面内顺时针旋转到如图2的位置,那么请你判断 与 的关系,并
说明理由
(3)如图3,若 , ,连接 ,分别取 , , 的中点M,P,N,连接 , ,
,将 绕点B在平面内顺时针旋转一周,请直接写出旋转过程中 的面积最大值和最小值.
【答案】(1) , ;
(2) , ;理由见解析;
(3)最小值为2,最大值为8.
【分析】(1)延长 交 于 ,证明 ,得出 , ,根据
,得出 ,即可得出结论;
(2)延长 交 于点 ,交 于点 ,通过证明 ,得出 ,
,根据 , ,得出 ,即可得出结论;
(3)连接 ,由(1)(2)同理可得, , ,根据三角形的中位线定理可得
, ,进而得出 , ,则 ,
当点E在 上时, 取最小值,此时 也取最小值,则 最小;当点E在 延长线上时,
取最大值,此时 也取最大值,则 最大.
【详解】(1)解:延长 交 于 ,在 和 中,
∴ ,
∴ , ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
故答案为: , ;
(2)解: , ;
理由:延长 交 于点 ,交 于点 ,
∵ ,
∴ ,
又∵ , ,
∴ ,
∴ , ,
∵ , ,
∴ ,
∴ , ;
(3)解:连接 ,由(1)(2)同理可得, ,
∵点M,P,N为 , , 的中点,
∴ , ,
∴
∵ , ,
∴ ,
∴ ,
∵ 绕点B在平面内顺时针旋转,
∴点E在以点B为圆心, 为半径的圆上运动,
当点E在 上时, 取最小值,此时 也取最小值,则 最小,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,
∴ 的最小值 ;
当点E在 延长线上时, 取最大值,此时 也取最大值,则 最大,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,∴ 的最小值 ;
综上: 最小值为2,最大值为8.
【点睛】本题主要考查了三角形全等的判定和性质,三角形的中位线定理,解题的关键是掌握全等三角形
的判定方法,全等三角形对应边相等,对应角相等;三角形的中位线平行于第三边且等于第三边的一半.
6.(23-24七年级下·贵州贵阳·期末)(1)【问题解决】
如图①, , 平分 , 点 F在 上, 的两边分别与 ,
交于点 D, E. 当 , 时,则 与 的数量关系为 ;
(2)【问题探究】
如图②,在(1)的条件下,过点 F作两条相互垂直的射线 , ,分别交 , 于点 M, N,
判断 与 的数量关系, 说明理由;
(3)【迁移应用】
某学校有一块四边形的空地 ,如图③所示, , 是 的平分线,
, ,直接写出该空地的面积.
【答案】(1) ;(2) ,理由见详解;(3)
【分析】(1)根据“角平分线上的点到角两边的距离相等”可得 ;
(2)先根据四边形内角和等于 可得 ,由 可得 ,再
根据 证明 ,则可得 ;
(3)过C点作 于E点, 的延长线于F点.由(2)得 ,则可得 ,
,进而可得 .证明 ,则可得 ,由 、
可求得 的长,进而可得 、 的长,由此可得 的值,即可得 的值.
【详解】(1)解:∵ 平分 , 点 F在 上,且 , ,∴ .
(2)解: ,理由如下:
∵ , ,
∴ ,
∵四边形 中, ,
∴ ,
∴ ,
又 ,
,
,
在 和 中,
,
,
.
(3)解:如图,过C点作 于E点, 的延长线于F点,
由(2)得 ,
, ,
,
∵ 是 的平分线,
,
又 , ,
,
,
又 ,
,
,
解得 ,
,,
,
答:该空地的面积为 .
【点睛】本题主要考查了角平分线的性质、全等三角形的判定和性质,熟练掌握以上知识,正确的作出辅
助线是解题的关键.
7.(22-23九年级下·江西抚州·阶段练习)在 中, , ,点 是平面内不与点 ,
重合的任意一点,连接 ,将线段 绕点 旋转 得到线段 ,连接 、 、 .
(1)当 时,
①如图1,当点 在 的边 上时,线段 绕点 顺时针旋转 得到线段 ,则 与 的数量
关系是_______________;
②如图2,当点 在 内部时,线段 绕点 顺时针旋转 得到线段 ,①中 与 的数量关系
还成立吗?若成立,请证明结论,若不成立,说明理由;
(2)当 时,
①如图3,线段 绕点 顺时针旋转 得到线段 .试判断 与 的数量关系,并说明理由;
②若点 , , 在一条直线上,且 ,线段 绕点 逆时针旋转 得到线段 ,求 的值.
【答案】(1)① ;②成立,证明见解析;
(2)① ,理由见解析;② 或
【分析】(1)①根据旋转的性质和等边三角形的判定,易证 和 是等边三角形,得到 ,
, ,再利用“ ”证明 ,即可得到 与 的数量关系;
②由①可知, 和 是等边三角形,进而证明 ,得到 ,即可证明结论;
(2)①根据旋转的性质和等腰直角三角形的判定,易证 和 是等腰直角三角形,得到
, , ,进而得到 , ,易证
,从而得到 ,即可得到 与 的数量关系;
②设 ,则 ,根据等腰直角的性质,得到 , ,分两种情况讨论:点在 上和点 在 的延长线上,利用旋转的性质,等腰直角三角形的性质以及勾股定理分别求解,即
可求出, 的值.
【详解】(1)解:① , ,
是等边三角形,
, ,
线段 绕点 旋转 得到线段 ,
, ,
是等边三角形,
, ,
,
在 和 中,
,
,
,
故答案为: ;
②成立,理由如下:
由①可知, 和 是等边三角形,
, , ,
,
,
在 和 中,
,
,
;
(2)解:① ,理由如下:
, ,
是等腰直角三角形,
, ,
线段 绕点 旋转 得到线段 ,
, ,是等腰直角三角形,
,
, ,
,
,
,
,
;
② ,
设 ,则 ,
, ,
是等腰直角三角形,
, ,
如图,当点 在 上时,此时 ,
由旋转的性质可知, 是等腰直角三角形,
, ,
, ,
由勾股定理得: ,
;
如图,当点 在 的延长线上时,此时 ,
同理可知, , ,
由勾股定理得: ,,
综上可知, 的值为 或 .
【点睛】本题考查了旋转的性质,全等三角形的判定和性质,相似三角形的判定和性质,等边三角形的判
定和性质,等腰直角三角形的判定和性质,勾股定理等知识,利用分类讨论的思想,熟练掌握手拉手—旋
转型全等是解题关键.
8.(23-24七年级下·陕西咸阳·阶段练习)数学活动:探究利用角的对称性构造全等三角形解决问题,利
用角平分线构造“全等模型”解决问题,事半功倍.
【问题提出】
(1)尺规作图:如图①,用直尺和圆规作已知角的平分线的示意图,说明 的依据是
,这两个三角形全等的判定条件是______.
【问题探究】
(2)①巧翻折,造全等
如图②,在 中, 是 的角平分线,请说明 .
小明在 上截取 .连接DE,则 .请继续完成小明的解答;
②构距离,造全等
如图③,在四边形ABCD中, , , 和 的平分线 , 交 于点 .
过点 作 于点 .若 ,求点 到 的距离;
【问题解决】
(3)如图④,在 中, , , 是 的两条角平分线,且 , 交于点 .请判
断 与 之间的数量关系,并说明理由.
【答案】(1) ;(2)①见解析;②点 到 的距离是 ;(3) ,理由见解析
【分析】(1)直接利用 证明 即可得出 ;
(2)①根据全等三角形的判定和性质,利用三角形的外角性质即可解答;
②如图:过点 作 ,垂足为点 ,利用角平分线的性质证得 ,即 为 的中点,
进而求得 的长即可;
(3)在 上截取 ,连接 ;再证明 得到 , ;再证明
,最后利用全等三角形的性质即可解答.【详解】解:(1)证明:
根据作图可得 ,
又 ,
∴ ,
∴ ,
即 ;
故答案为: ;
(2)①在 上截取 .连接DE,
∵ 是 的角平分线,
∴ ,
又∵ ,
∴ .
∴ ;
②如图:过点 作 ,垂足为点 ,
和 的平分线 , 交 于点 ,
,即 ,
,即点 到 的距离是 ;
(3) ,理由如下:
,
,
, 是 的两条角平分线,且 , 交于点 .
,
;在 上截取 ,连接 ,则 ,
, ,
∵ ,
,
,
,
又 ,
,
是 的角平分线,
,
,
,
,
.
【点睛】本题主要考查了角平分线的作法、角平分线性质定理、三角形的外角性质以及全等三角形的判定
与性质,灵活运用相关知识成为解答本题的关键.