中考數學壓軸題分析:旋轉輔助線

今年各地的中考題目普遍難度下降了一級。

廣州每年的幾何與函數壓軸題都挺不錯。不過考查的知識點和方法往往都是那幾類,比較容易被預測或者撞到。

今年仍然是以圓為背景的題目,利用旋轉或者對稱進行構造輔助線解決問題。

【中考真題】

(2020•廣州)如圖,⊙O為等邊△ABC的外接圓,半徑為2,點D在劣弧AB上運動(不與點A,B重合),連接DA,DB,DC.

(1)求證:DC是∠ADB的平分線;

(2)四邊形ADBC的面積S是線段DC的長x的函數嗎?如果是,求出函數解析式;如果不是,請説明理由;

(3)若點M,N分別在線段CA,CB上運動(不含端點),經過探究發現,點D運動到每一個確定的位置,△DMN的周長有最小值t,隨着點D的運動,t的值會發生變化,求所有t值中的最大值.

【分析】

題(1)主要是利用圓周角定理及其推論進行解答即可;

題(2)要求面積,由於四邊形直接求不好求,所以需要考慮進行轉化。

本題的關鍵條件就是等邊三角形。而且點D在三角形外部,所以這種圖形就是平時練習中超級常見的類型。只需要進行旋轉,或者説截長補短即可。

將△ADC繞點C逆時針旋轉60°,得到上圖。可以把四邊形的面積轉化為等邊三角形CDH的面積即可。

當然,如果把△BCD繞着點C順時針旋轉60°也是可以的。

題(3)是最短路徑問題,求三個動點組成的三角形周長最小。與人教版八年級上課本的課後作業題差不多。就是牧馬人先帶馬去吃草,再到河邊飲水,然後回到帳篷。通過對稱即可把三條線段化為兩點間的線段即可。

【答案】證明:(1)∵△ABC是等邊三角形,

∴∠ABC=∠BAC=∠ACB=60°,

∵∠ADC=∠ABC=60°,∠BDC=∠BAC=60°,

∴∠ADC=∠BDC,

∴DC是∠ADB的平分線;

(2)四邊形ADBC的面積S是線段DC的長x的函數,

理由如下:

如圖1,將△ADC繞點逆時針旋轉60°,得到△BHC,

∴CD=CH,∠DAC=∠HBC,

∵四邊形ACBD是圓內接四邊形,

∴∠DAC+∠DBC=180°,

∴∠DBC+∠HBC=180°,

∴點D,點B,點H三點共線,

∵DC=CH,∠CDH=60°,

∴△DCH是等邊三角形,

∵四邊形ADBC的面積S=S△ADC+S△BDC=S△CDH=√3/4CD²,

∴S=√3/4x²;

(3)如圖2,作點D關於直線AC的對稱點E,作點D關於直線BC的對稱點F,

∵點D,點E關於直線AC對稱,

∴EM=DM,

同理DN=NF,

∵△DMN的周長=DM+DN+MN=FN+EM+MN,

∴當點E,點M,點N,點F四點共線時,△DMN的周長有最小值,

則連接EF,交AC於M,交BC於N,連接CE,CF,DE,DF,

∴△DMN的周長最小值為EF=t,

∵點D,點E關於直線AC對稱,

∴CE=CD,∠ACE=∠ACD,

∵點D,點F關於直線BC對稱,

∴CF=CD,∠DCB=∠FCB,

∴CD=CE=CF,∠ECF=∠ACE+∠ACD+∠DCB+∠FCB=2∠ACB=120°,

∵CP⊥EF,CE=CF,∠ECF=120°,

∴EP=PF,∠CEP=30°,

∴PC=1/2EC,PE=√3PC=√3/2EC,

∴EF=2PE=√3EC=√3CD=t,

∴當CD有最大值時,EF有最大值,即t有最大值,

∵CD為⊙O的弦,

∴CD為直徑時,CD有最大值4,

∴t的最大值為4√3.

【總結】

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旋轉

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最短路徑問題

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