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模型介绍 因为像奔驰车标 ,所以叫奔驰模型 . R【结论】如图 ,等边△ABC,PA=3,PB=4,PC=5, √3 25√3+36 则①∠APB=150º, ②S = AB2= △ABC 4 4 R关键:旋转可以让线段动起来各种旋法: √3 R超酷炫又实用:S= a2 4例题精讲 【例1】.如图,点D是等边△ABC内部一点,BD=1,DC=2,AD= ,则∠ADB= 15 0 °. 解:将△BCD绕点B逆时针旋转60°得到△ABD', ∴BD=BD',AD'=CD, ∴∠DBD'=60°, ∴△BDD'是等边三角形, ∴∠BDD'=60°, ∵BD=1,DC=2,AD= , ∴DD'=1,AD'=2, 在△ADD'中,AD'2=AD2+DD'2, ∴∠ADD'=90°, ∴∠ADB=60°+90°=150°, 故答案为150. 变式训练【变式1-1】.如图,点D是等边△ABC内一点,AD=3,BD=3,CD= ,△ACE是由△ABD绕点A 逆时针旋转得到的,则∠ADC的度数是( ) A.40° B.45° C.105° D.55° 解:连接DE, 由旋转可知,△ACE≌△ABD, ∴AE=AD=3,CE=BD=3,CD= , ∠BAD=∠CAE, ∵△ABC是等边三角形, ∴∠BAC=60°, ∴∠BAD+∠DAC=60°, ∴∠CAE+∠DAC=60°,即∠DAE=60°, ∴△DAE是等边三角形, ∴DE=AD=3, ∵32+32=(3 )2, ∴DE2+CE2=CD2, ∴△DEC是直角三角形,且∠DEC=90°, ∴DE=CE,∠EDC=45°, ∴∠ADC=∠ADE+∠CDE=105°, 故选:C. 【变式1-2】.如图,等边三角形ABC内有一点P,分别连接AP、BP、CP,若AP=6,BP=8,CP=10.则S△ABP +S△BPC = 24+1 6 . 解:如图,将△BPC绕点B逆时针旋转60°后得△AP'B,连接PP′, 根据旋转的性质可知, 旋转角∠PBP′=∠CAB=60°,BP=BP′, ∴△BPP′为等边三角形, ∴BP′=BP=8=PP'; 由旋转的性质可知,AP′=PC=10, 在△BPP′中,PP′=8,AP=6, 由勾股定理的逆定理得,△APP′是直角三角形, ∴S△ABP +S△BPC =S四边形AP'BP =S△BP'P +S△AP'P = BP2+ ×PP'×AP=24+16 故答案为:24+16 【变式1-3】.如图,点 P是正方形 ABCD内的一点,且 PA=1,PB=PD= ,则∠APB的度数为 105° . 解:如图,将△APB绕点A逆时针旋转90°得到△ADE,连接EP,∴△APB≌△AED, ∴AE=AP=1,PB=DE= ,∠PAE=90°,∠AED=∠APB, ∴PE= AE= ,∠AEP=∠APE=45°, ∴DE=DP=PE= , ∴△DEP是等边三角形, ∴∠DEP=60°, ∴∠AED=105°=∠APB, 故答案为:105°. 1.如图,点O是等边三角形ABC内一点,OA=2,OB=1,OC= ,则△AOB与△BOC的面积之和为 ( ) A. B. C. D. 解:将△AOB绕点B顺时针旋转60°得△CDB,连接OD,∴OB=BD,∠OBD=60°,CD=OA=2, ∴△BOD是等边三角形, ∴OD=OB=1, ∵OD2+OC2=12+( )2=4,CD2=22=4, ∴OD2+OC2=CD2, ∴∠DOC=90°, ∴△AOB与△BOC的面积之和为S△BOC +S△BCD =S△BOD +S△COD = ×12+ = , 故选:C. 2.如图,P是等边三角形ABC内一点,将线段AP绕点A顺时针旋转60°得到线段AQ,连接BQ.若PA= 6,PB=8,PC=10,则四边形APBQ的面积为( ) A.24+9 B.48+9 C.24+18 D.48+18 解:连接PQ,如图, ∵△ABC为等边三角形, ∴AB=AC,∠BAC=60°, ∵线段AP绕点A顺时针旋转60°得到线段AQ, ∴AQ=AP,∠PAQ=60°, ∴△APQ为等边三角形, ∴PQ=AP=6,∵∠PAQ﹣∠PAB=∠CAB﹣∠PAB, ∴∠CAP=∠BAQ, 在△APC和△AQB中 , ∴△APC≌△AQB(SAS), ∴CP=BQ=10, 在△BPQ中,∵PQ=6,BP=8,BQ=10, 而62+82=102, ∴PQ2+PB2=BQ2, ∴△BPQ为直角三角形,∠BPQ=90°, ∴四边形APBQ的面积=S△BPQ +S△APQ = ×6×8+ ×62 =24+9 . 故选:A. 3.如图,O是正△ABC内一点,OA=3,OB=4,OC=5,将线段 BO以点B为旋转中心逆时针旋转 60°得到线 段 BO´,有下列结论∶ ①△BO´A 可以由△BOC绕点B 逆时针旋转 60°得到; ②点 O与O´的距离为 4; ③∠AOB=150°; 9 ④S =6+3√3; ⑤S +S =6+ √3 四边形AOBO´ ∆AOC ∆AOB 4 其中正确的结论是( )A. ①②③⑤ B. ①②③④ C. ①②③④⑤ D. ①②③ 解:如图,连接 OO´. ①由奔驰模型推导过程可知∠OBO´=60°,△BOC≌△BO´A,∠②AOB=150°,△BOO´为等边三角形,所以 1 √3 OO´=OB=4,故①②③正确. S =S +S = ×3×4 + ×42=6+4√3,故④错误. 四边形AOBO´ ∆AOO´ ∆OBO´ 2 4 如图,将△AOB绕点 A 逆时针旋转 60°,使得 AB与AC 重合,点 O旋转至点O". 易知△AOO〞是边长为 3 的等边三角形,△COO〞是直角三角形, 则 S +S =S =S +S ∆AOC ∆AOB 四边形AOBO´ ∆COO " ∆AOO " 1 √3 9 = ×3×4 + ×32=6+ √3 ,故⑤正确.综上所述,正确的结论为①②③⑤.故选 A. 2 4 4 4.如图,在菱形 ABCD中,∠ABC=60°,对角线AC平分∠BAD,点 P是△ABC 内一点,连接 PA,PB,PC. 若 PA=6,PB=8,PC=10,则菱形 ABCD的面积等于 . 解:过A点作AH⊥BP,交 BP的延长线于H, 由奔驰模型可知∠APB=150°, ∴∠APH=30°, 1 √3 AH= PA=3,PH=3√3,∴BH=8+3√3,∴AB2=AH²+BH²=100+48√3 ,S =2S =2 × ×AB2= 2 菱形ABCD ∆ABC 4 50√3+725.如图,点P是正方形ABCD内一点,若 , ,PC=1,则∠BPC= 135 ° . 解:∵四边形ABCD为正方形, ∴∠ABC=90°,BA=BC, 把△BAP绕点B顺时针旋转90°得到△BCE,连接PE,如图, ∴BP=BE= ,CE=AP= ,∠PBE=90°, ∴△PBE为等腰直角三角形, ∴∠BPE=45°,PE= PB= × =2, 在△PCE中,∵PC=1,PE=2,CE= , ∴PC2+PE2=CE2, ∴△PCE为直角三角形,∠CPE=90°, ∴∠BPC=∠BPE+∠CPE=45°+90°=135°. 故答案为:135°. 6.已知P是等边△ABC内一点,若PA=3,PB=5,PC=4,则△ABC的面积= .解:∵△ABC为等边三角形, ∴AB=AC,∠BAC=60°, 把△APC绕点A顺时针旋转60°可得到△ABD,如图, ∴AD=AP=3,BD=PC=4,∠DAP=60°,∠ADB=∠APC, ∴△ADP为等边三角形, ∴DP=AP=3,∠ADP=60°, 在△BDP中,∵DP=3,DB=4,BP=5, 而32+42=52, ∴DP2+DB2=BP2, ∴△BDP为直角三角形,∠BDP=90°, ∴∠ADB=∠ADP+∠BDP=60°+90°=150°, ∴∠APC=150°; 作BE⊥AD于E,如图 ∵∠ADB=150°, ∴∠BDE=30°, 在Rt△BDE中,BE= BD=2,DE= BE=2 , ∴AE=AD+DE=3+2 , 在Rt△ABE中,AB= = = , ∴S△ABC = ×( )2= , 故答案为: . 7.如图,P是等边三角形ABC内一点,将线段AP绕点A顺时针旋转60°得到线段AQ,连接BQ.若PA= 6,PB=8,PC=10,则四边形APBQ的面积为 24+ 9 .解:连接PQ,如图, ∵△ABC为等边三角形, ∴∠BAC=60°,AB=AC, ∵线段AP绕点A顺时针旋转60°得到线段AQ, ∴AP=PQ=6,∠PAQ=60°, ∴△APQ为等边三角形, ∴PQ=AP=6, ∵∠CAP+∠BAP=60°,∠BAP+∠BAQ=60°, ∴∠CAP=∠BAQ, 在△APC和△ABQ中, , ∴△APC≌△ABQ, ∴PC=QB=10, 在△BPQ中,∵PB2=82=64,PQ2=62,BQ2=102, 而64+36=100, ∴PB2+PQ2=BQ2, ∴△PBQ为直角三角形,∠BPQ=90°, ∴S四边形APBQ =S△BPQ +S△APQ = ×6×8+ ×62=24+9 . 故答案为24+9 .8.如图,P 是等边三角形 ABC 内的一点,且 PA=3,PB=4,PC=5,以 BC 为边在△ABC 外作 △BQC≌△BPA,连接PQ,则以下结论中正确有 (填序号) ①△BPQ是等边三角形②△PCQ是直角三角形③∠APB=150° ④∠APC=120° 解:①∵△ABC是等边三角形,∴∠ABC=60°, ∵△BQC≌△BPA,∴∠CBQ=∠ABP,PB=QB=4,PA=QC=3,∠BPA=∠BQC, ∴∠PBQ=∠PBC+∠CBQ=∠PBC+∠ABP=∠ABC=60°,∴△BPQ是等边三角形, 所以①正确;②PQ=PB=4,PQ2+QC2=42+32=25,PC2=52=25,∴PQ2+QC2=PC2, ∴∠PQC=90°,∴△PCQ是直角三角形,所以②正确; ③∵△BPQ是等边三角形,∴∠PQB=∠BPQ=60°, ∴∠APB=∠BQC=∠BQP+∠PQC=60°+90°=150°,所以③正确; ④∠APC=360°﹣150°﹣60°﹣∠QPC=150°﹣∠QPC, ∵∠PQC=90°,PC≠2QC,∴∠QPC≠30°,∴∠APC≠120°.所以④错误. 所以正确的有①②③. 9.如图,P是正三角形ABC内的一点,且PA=6,PB=8,PC=10.若将△PAC绕点A逆时针旋转后,得 到△P′AB. (1)求点P与点P′之间的距离; (2)求∠APB的度数. 解:(1)连接PP′,由题意可知BP′=PC=10,AP′=AP, ∠PAC=∠P′AB,而∠PAC+∠BAP=60°,所以∠PAP′=60度.故△APP′为等边三角形,所以PP′=AP=AP′=6; (2)利用勾股定理的逆定理可知: PP′2+BP2=BP′2,所以△BPP′为直角三角形,且∠BPP′=90° 可求∠APB=90°+60°=150°. 10.下面是一道例题及其解答过程,请补充完整. (1)如图1,在等边三角形ABC内部有一点P,PA=3,PB=4,PC=5,求∠APB的度数. 解:将△APC绕点A逆时针旋转60°,得到△AP′B,连接PP′,则△APP′为等边三角形. ∵PP′=PA=3,PB=4,P′B=PC=5, ∴P′P2+PB2=P′B2. ∴△BPP′为 三角形. ∴∠APB的度数为 . (2)类比延伸 如图2,在正方形ABCD内部有一点P,若∠APD=135°,试判断线段PA、PB、PD之间的数量关系, 并说明理由. 解:(1)如图1,将△APC绕点A逆时针旋转60°,得到△AP′B,连接PP′,则△APP′为等边三角形. ∵PP′=PA=3,PB=4,P′B=PC=5,∴P′P2+PB2=P′B2. ∴△BPP′为直角三角形.∴∠APB的度数为90°+60°=150°.故答案为:直角;150°; (2)2PA2+PD2=PB2.理由如下: 如图2,把△ADP绕点A顺时针旋转90°得到△ABP′,连接PP′. 则P′B=PD,P′A=PA,∠PAP′=90°, ∴△APP′是等腰直角三角形,∴PP′2=PA2+P′A2=2PA2,∠PP′A=45°, ∵∠APD=135°,∴∠AP′B=∠APD=135°,∴∠PP′B=135°﹣45°=90°, 在Rt△PP′B中,由勾股定理得,PP′2+P′B2=PB2,∴2PA2+PD2=PB2.11.【方法呈现】: (1)已知,点 P是正方形 ABCD 内的一点,连 PA、PB、PC.将△PAB绕点 B顺时针旋转 90°到 △P′CB的位置(如图1),设AB的长为a,PB的长为b(b<a),求△PAB旋转到△P′CB的过程 中边PA所扫过区域(图1中阴影部分)的面积; 【实际运用】: (2)如图2,点P是等腰Rt△ABC内一点,AB=BC,连接PA,PB,PC.若PA=2,PB=4,PC=6, 求∠APB的大小; 【拓展延伸】: (3)如图3,点P是等边△ABC内一点,PA=3,PB=4,PC=5,则△APC的面积是 (直接填 答案) 解:(1)∵将△PAB绕点B顺时针旋转90°到△P′CB的位置, π ∴△PAB≌△P'CB,∴S△PAB =S△P'CB ,S阴影 =S扇形BAC ﹣S扇形BPP′ = (a2﹣b2); 4 (2)如图2,连接PP′. ∵将△PAB绕B点顺时针旋转90°,与△P′CB重合, ∴△PAB≌△P′CB,∠PBP′=90°, ∴BP=BP′,∠APB=∠CP′B,AP=CP′=2, ∴△PBP′是等腰直角三角形,∴PP′=√2PB=4√2,∠BP′P=45°. 在△CPP′中,∵PP′=4√2,CP′=2,PC=6,∴PP′2+CP′2=PC2, ∴△CP′P是直角三角形,∠CP′P=90°,∴∠CP′B=∠BP′P+∠CP′P=45°+90°=135°; (3)如图3①,将△PAB绕A点逆时针旋转60°得到△P AC,连接PP , 1 1 ∴△APB≌△AP C,∴AP=AP ,∠PAP =60°,CP =BP=4, 1 1 1 1 ∴△PAP 是等边三角形,∴PP =AP=3, 1 1 ∵CP=5,CP =4,PP =3,∴PP 2+CP 2=CP2, 1 1 1 1 ∴△CP P是直角三角形,∠CP P=90°, 1 1 1 3√3 9√3 1 ∴S△APP1 = ×3× = ,S△PP1C = ×3×4=6, 2 2 4 2 9√3 ∴S四边形APCP1 =S△APP1 +S△PP1C = +6; 4 9√3 ∵△APB≌△AP 1 C,∴S△ABP +S△APC =S四边形APCP1 = +6; 4 1 4√3 1 如图3②,同理可求:△ABP和△BPC的面积的和= ×4× + ×3×4=4√3+6, 2 2 2 1 5√3 1 25√3 △APC和△BPC的面积的和= ×5× + ×3×4= +6, 2 2 2 4 1 9√3 25√3 25√3 ∴△ABC的面积= ( +6+4√3+6+ +6)= +9, 2 4 4 4 25√3 9√3 ∴△APC的面积=△ABC的面积﹣△APB与△BPC的面积的和=( +9)﹣(4√3+6)= + 4 4 9√3 3.故答案为 +3. 412.(1)如图1,点P是等边△ABC内一点,已知PA=3,PB=4,PC=5,求∠APB的度数. 分析:要直接求∠APB的度数显然很困难,注意到条件中的三边长恰好是一组勾股数,因此考虑借助旋 转把这三边集中到一个三角形内. 解:如图2,作∠PAD=60°使AD=AP,连接PD,CD,则△PAD是等边三角形. ∴ PD =AD=AP=3,∠ADP=∠PAD=60° ∵△ABC是等边三角形 ∴AC=AB,∠BAC=60°∴∠BAP= ∠ CAD ∴△ABP≌△ACD ∴BP=CD=4, ∠ APB =∠ADC ∵在△PCD中,PD=3,PC=5,CD=4,PD2+CD2=PC2 ∴∠PDC= 9 0 ° ∴∠APB=∠ADC=∠ADP+∠PDC=60°+90°=150° (2)如图3,在△ABC中,AB=BC,∠ABC=90°,点P是△ABC内一点,PA=1,PB=2,PC=3, 求∠APB的度数. (3)拓展应用.如图(4),△ABC中,∠ABC=30°,AB=4,BC=5,P是△ABC内部的任意一点, 连接PA,PB,PC,则PA+PB+PC的最小值为 . 解:(1)如图2,作∠PAD=60°使AD=AP,连接PD,CD,则△PAD是等边三角形. ∴PD=AD=AP=3,∠ADP=∠PAD=60° ∵△ABC是等边三角形 ∴AC=AB,∠BAC=60°, ∴∠BAP=∠CAD, ∴△ABP≌△ACD(SAS) ∴BP=CD=4,∠APB=∠ADC ∵在△PCD中,PD=3,PC=5,CD=4,PD2+CD2=PC2 ∴∠PDC=90° ∴∠APB=∠ADC=∠ADP+∠PDC=60°+90°=150°故答案为:PD,∠CAD,∠APB,90. (2)解:∵∠ABC=90°,BC=AB, ∴把△PBC绕B点逆时针旋转90°得到△DBA,如图, ∴AD=PC=3,BD=BP=2, ∵∠PBD=90° ∴DP= PB=2 ,∠DPB=45°, 在△APD中,AD=3,PD=2 ,PA=1, ∵12+(2 )2=32, ∴AP2+PD2=BD2, ∴△APD为直角三角形, ∴∠APD=90°, ∴∠APB=∠APD+∠DPB=90°+45°=135°. (3)解:如图4中,将△ABP绕着点B逆时针旋转60°,得到△DBE,连接EP,CD, ∴△ABP≌△DBE ∴∠ABP=∠DBE,BD=AB=4,∠PBE=60°,BE=PE,AP=DE,∴△BPE是等边三角形 ∴EP=BP ∴AP+BP+PC=PC+EP+DE ∴当点D,点E,点P,点C共线时,PA+PB+PC有最小值CD ∵∠ABC=30°=∠ABP+∠PBC ∴∠DBE+∠PBC=30° ∴∠DBC=90° ∴CD= = = , 故答案为 . 13.(原题初探)(1)小明在数学作业本中看到有这样一道作业题:如图1,P是正方形ABCD内一点, 连结PA,PB,PC现将△PAB绕点B顺时针旋转90°得到的△P′CB,连接PP′.若PA=√2,PB=3, ∠APB=135°,则PC的长为 ,正方形ABCD的边长为 . (变式猜想)(2)如图2,若点P是等边△ABC内的一点,且PA=3,PB=4,PC=5,请猜想∠APB 的度数,并说明理由. (拓展应用)(3)聪明的小明经过上述两小题的训练后,善于反思的他又提出了如下的问题: 如图3,在四边形ABCD中,AD=3,CD=2,∠ABC=∠ACB=∠ADC=45°,则BD的长度为 . 解:(1)∵△PAB绕点B顺时针旋转90°得到的△P′CB, ∴BP=BP′=3,P′C=PA=√2,∠PBP′=90°,∠BP′C=∠APB=135°, ∴△BPP′为等腰直角三角形,∴∠BP′P=45°,PP′=√2PB=3√2, ∴∠PP′C=135°﹣45°=90°, 在Rt△PP′C中,由勾股定理得:PC 2 , =√PP′2+P′C2=√(3√2) 2+(√2) 2= √5 过点A作AE⊥BP交BP的延长线于E,如图1所示:∵∠APB=135°,∴∠APE=180°﹣135°=45°,∴△AEP是等腰直角三角形, √2 √2 ∴AE=PE= PA= ×√2=1,∴BE=PB+PE=3+1=4, 2 2 在Rt△AEB中,由勾股定理得:AB , =√AE2+BE2=√12+42=√17 故答案为:2√5,√17; (2)∠APB的度数为150°,理由如下: ∵△ABC是等边三角形,∴AB=BC,∠ABC=60°, 将△BPC绕点B逆时针旋转60°,得到△BP′A,连接PP′,如图2所示: 则△BPP′是等边三角形,∴PP′=BP=4,∠BPP′=60°, ∵AP=3,AP′=PC=5,∴P'P2+AP2=AP'2,∴△APP′为直角三角形, ∴∠APP′=90°,∴∠APB=∠APP′+∠BPP′=90°+60°=150°; (3)∵∠ABC=∠ACB=∠ADC=45°,∴△BAC是等腰直角三角形, ∴∠BAC=90°,AB=AC, 将△ABD绕点A顺时针旋转90°,得到△ACK,连接DK,如图3所示: 由旋转的性质得:AK=AD=3,CK=BD,∠KAD=90°, ∴△DAK是等腰直角三角形,∴DK=√2AD=3√2,∠ADK=45°, ∴∠CDK=∠ADC+∠ADK=45°+45°=90°,∴△CDK是直角三角形, ∴CK ,∴BD ,故答案为: . =√DK2+CD2=√(3√2) 2+22=√22 =√22 √22 14.阅读下面材料: 小明遇到这样一个问题:如图1,在等边三角形ABC内有一点P,且PA=3,PB=4,PC=5,求∠APB 度数.小明发现,利用旋转和全等的知识构造△AP′C,连接PP′,得到两个特殊的三角形,从而将问题解 决(如图2). 请回答:图1中∠APB的度数等于 ,图2中∠PP′C的度数等于 . 参考小明思考问题的方法,解决问题: 如图3,在平面直角坐标系xOy中,点A坐标为(−√3,1),连接AO.如果点B是x轴上的一动点, 以AB为边作等边三角形ABC.当C(x,y)在第一象限内时,求y与x之间的函数表达式. 解:阅读材料:把△APB绕点A逆时针旋转60°得到△ACP′, 由旋转的性质,P′A=PA=3,P′D=PB=4,∠PAP′=60°, ∴△APP′是等边三角形,∴PP′=PA=3,∠AP′P=60°, ∵PP′2+P′C2=32+42=25,PC2=52=25,∴PP′2+P′C2=PC2, ∴∠PP′C=90°,∴∠AP′C=∠AP′P+∠PP′C=60°+90°=150°; 故∠APB=∠AP′C=150°;故答案为:150°;90°; 如图3,在y轴上截取OD=2,作CF⊥y轴于F,AE⊥x轴于E,连接AD和CD, 1 √3 ∵点A的坐标为(−√3,1),∴tan∠AOE= = ,∴AO=OD=2,∠AOE=30°, √3 3 ∴∠AOD=60°.∴△AOD是等边三角形, 又∵△ABC是等边三角形,∴AB=AC,∠CAB=∠OAD=60°, ∴∠CAD=∠OAB,∴△ADC≌△AOB.∴∠ADC=∠AOB=150°,又∵∠ADF=120°, ∴∠CDF=30°.∴DF=√3CF. ∵C(x,y)且点C在第一象限内,∴y﹣2=√3x,∴y=√3x+2(x>0).