巧构直角三角形 妙解几何计算题

来源 :初中生世界(初三年级) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lihaidong2000
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  直角三角形是一种特殊的三角形,它具有许多重要的性质,特别是勾股定理在数学中有着极其广泛的应用.有许多问题,若能根据题设和图形特征,添加适当的辅助线,巧妙构造直角三角形,往往能借助直角三角形的特殊性质迅速找到解题途径.
  例1某片绿地的形状如图所示,其中∠A=60°,AB⊥BC,AD⊥CD,AB
  =200m,CD=100m,求AD、BC的长(精确到1m,≈1.732).
  分析:题设中有AB⊥BC,AD⊥CD,延长AD、BC相交于点E,则可构成Rt△ABE和Rt△CDE.
  解:延长AD、BC交于点E,在Rt△ABE中,∠A=60°,则∠E=30°,由AB=200,得AE=400,从而BE===200.在Rt△CDE中,∠E=30°,CD=100,所以CE=200,从而DE=
  ==100.所以AD=AE-DE=400-100≈227,BC=BE-CE
  =200-200≈146.
  答:AD的长约为227m,BC的长约为146m.
  评注:若题设中有垂直、直角等条件,通过延长可直接构成直角三角形.
  例2在△ABC中,∠C=135°,a=,b=2,
  求c的长.
  分析:过点B作BD⊥AC,交AC的延长线于点D,可构成Rt△ABD和Rt△CBD.
  解:如图,作BD⊥AC,交AC的延长线于点D,因为∠ACB=135°,所以∠BCD=45°.在Rt△CBD中,由a=,得到BD=CD=1,从而在Rt△ABD中,c
  ===.
  评注:若题设中没有垂直、直角等条件,通过作垂线也可构成直角三角形.
  例3如图,∠AOB=60°,P为∠AOB内一点,P到OA、OB的距离PM、PN分别为2和11,求OP的长.
  分析:题设中虽没有垂直、直角等明显可构成直角三角形的条件,但“点P到OA、OB的距离PM、PN”本身就隐含着PM⊥OA,PN⊥OB这一条件,延长MP(或NP)与OB(或OA)相交于点C,则又可构成Rt△OCM和Rt△PCN.
  解:延长MP交OB于点C,由∠AOB=60°,得∠OCP=30°.
  在Rt△PCN中,∠NCP=30°,NP=11,可得PC=22,从而MC=24.
  在Rt△OCM中,由∠OCM=30°,MC=24,可得OM=8.
  在Rt△OPM中,由勾股定理可得
  OP====14.
  例4如图,△ABC是边长为2的等边三角形,E是AB边的中点,延长BC至D,使CD=BC,连结ED,求ED的长.
  分析:题设中既没有明显的,也没有隐含的垂直、直角等能构成直角三角形的条件,只好另想办法.
  事实上,连接AD,由等边△ABC,可得∠BAC=∠ACB=60°,再由等腰△ACD,可得∠CAD=∠ACB=30°,从而∠BAD=90°,则可构成直角三角形.
  解:连结AD,因为△ABC是等边三角形,所以∠BAC=∠ACB=60°,
  又因为AC=CD,所以△ACD是等腰三角形,所以∠CAD=∠CDA=∠ACB
  =30°.
  从而∠BAD=∠BAC+∠CAD=90°,则△ABD和△AED都是直角三角形.
  在Rt△ABD中,AD2=BD2-AB2=42-22=12,
  在Rt△AED中,ED2=AE2+AD2=12+12=13,从而得到ED=.
  评注:这种构造直角三角形的方法可谓新颖别致.事实上由AC=BC=CD即可判定∠BAD=90°.
  例5如图,四边形ABCD中,AB=AD=8,∠A=60°,∠ADC=150°,四边形的周长为32,求BC和CD的长.
  分析:根据题设条件,连BD,可将四边形分成两个三角形,由AB=AD,∠A=60°,可得△ABD是等边三角形,从而∠ADB=60°.又∠ADC=150°,所以∠BDC=90°,则△BCD是直角三角形,再借助方程组的知识,则问题可解.
  解:连结BD,在△ABD中,因为AB=AD,∠A=60°,
  所以△ABD是等边三角形,从而BD=AD=8,∠ADB=60°.
  又∠ADC=150°,所以∠BDC=90°,则△BCD是直角三角形.
  在Rt △BCD中,设BC=x,CD=y,
  根据勾股定理有BC2=CD2+BD2,即 x2=y2
  +64,
  又由已知BC+CD
  +DA+AB=32,得 x+y=16.
  解方程组
  x2=y2+64,x+y=16.得到x=10,y=6.即BC的长为10,CD的长为6.
  评注:构建方程(组)也是解几何计算题的一种好方法.
  
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