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【中考专题】“鸡爪”模型—构造手拉手旋转

2023年09月10日

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注:以下本文授权转改自微信公众号“广州新东方优能中学”.
模型提出
我们知道在直角三角形ABC中,若∠C=90°,则有c²=a²+b²,这里符合勾股定理公式的前提是:三条线段在一个直角三角形中。大家有没有遇到这样的题呢?比如:
如图,点P在正三角形ABC中,∠APB=150°,求证PA²+PB²=PC²
或者再比如:
如图,点P在正三角形ABC外,∠APC=30°,求证PB²=PA²+PC²
三条线段并不在一个直角三角形中,怎么证勾股关系呢?
我们观察发现三条线段不是随意的,而是共顶点的。往往是这样:
或者这样
哈哈,是不是长得很像?
三脚架?
V.S.
是不是也很像我们爱吃的鸡爪呢?
于是我们常常把这样一个顶点引出的三条线段叫做“鸡爪型”线段。
解法探究
接下来问题来了,怎样解决三条线段不在同一直角三角形的问题?
那当然是要对线段进行位置变换了。
我们初中阶段一共是有三种位置变换:平移、旋转、翻折(对称)。
这里我们用的是旋转思想。
平移和对称我们已经学过,旋转在初中是放在九年级上册(第23章)的,但我们小学和初中教材的编排是螺旋式的深入的,其实旋转在小学就有学过,包括旋转的三个要素:绕哪转(旋转中心),顺时针转还是逆时针转(旋转方向),转多少度(旋转角)。
初二上我们其实接触过一类旋转式的全等:
哈哈,记起来了吗?这不就是我们前文讲过的手拉手模型吗?它们的全等都叫旋转式全等。关于手拉手模型可看以下文章:
【中考专题】手拉手模型(一)—等腰旋转,全等出现
【中考专题】手拉手模型(二)—旋缩变换,相似成双
特征是:两个顶角相等的等腰三角形共点旋转
核心是:①两组相等的线段(两组手)、②两组手的夹角一样
全等类手拉手模型,简图如下:
那么如果我们给出三条手,你能画出第四条吗?
①找两条大手(红色的)及大手的夹角,
②利用大手的夹角就是小手的夹角确定第四条手;
所以大家画的是不是这样:
或者
实战中我们往往是两步:先找到前两条手(等腰的两腰),再找第三条手,根据夹角相等的原则画第四条手。
实战应用
我们来看一下如何应用吧!
例1:
如图,点P在正三角形ABC中,∠APB=150°,求证PA²+PB²=PC².
PA,PB,PC,确认过眼神,这是我们要找的鸡爪型
来吧:
Step1:找顶点,找两腰
本题A、B、C都可以当等腰的顶点,这里举例A作顶点,则两腰为AB和AC
Step2:找第三条手画第四条手
我们知道四条手是共点的,那自然AP就是我们的第三条手,再按照我们上面的方法就可以画出第四条手
当然这里往左边也可以啦
Step3:大拉小,连等腰(连PD)
书面作答描述:
解:将△ABP饶点A逆时针方向旋转60°至三角型ACD位置,
则△ABP≌△△ADC,
则∠BAP=∠CAD,PA=DA,DC=PB
∠PAC+∠CAD=∠BAP+∠PAC=60°
∴△APD为等边三角形
∴PA=PD
∠PDC=∠ADC-∠ADP=150°-60°=90°
即三角形PDC为直角三角形(核心所在!)
∴PD²+CD²=PC²
即PA²+PB²=PC².
怎么样,方法是不是很炫酷呢?
当然我们说过,这题A、B、C都可以当顶点,而且可以左旋可以右旋,所以这题一共有六种旋转方法,学霸们可以都试一下的~
总结一下:
在识别出我们的鸡爪图后,我们三步法
1、找顶点、找两腰
2、找第三条手,画第四条手
3、大拉小,连等腰
最最最最重要的,连完后往往还会有直角三角形出现,也就出现了我们的勾股关系;
来道变式检测大家是否掌握完全。
变式1:
如图,点P在正三角形ABC外,∠APC=30°,求证:PB²=PA²+PC².
先识别:PB,PA,PC共顶点的三条线段,就是鸡爪,接下来就三步走啦!
这里过程就不详写啦,和前面那题差不多,可以证∠DPC=90°;
DP²+PC²=DC²,即PA²+PC²=PB².
变式2
如图,点P在等腰直角三角形ABC中, ∠APB=135°,求证2PA²+PB²=PC².
思考:结论和之前有何不同?为什么会多一个2,不妨先变换线段位置再看看吧!
确认过眼神,你就是我要找的爪~,看我的三步法
注意:
这题有些不一样:PD²=PA²+DA²,PB²=DC²,∠PDC=∠ADC-∠ADP=135°-45°=90°
∴PD²+CD²=PC²
即2PA²+PB²=PC²
变式3
如右图,点P在等腰直角三角形ABC外, ∠APC=45°,求证2PA²+PC²=PB².
思考一下哦!
确认过眼神,你就是我要找的爪~,看我的三步法
变式4
如右图,点P在等腰直角三角形ABC斜边BC上,求证2PA²=PC²+PB².
过程还是基本同上哦,这里就不细写啦!
最后留一道广州中考题给大家思考啦
真题实战
(2018年广州中考·25)
如图12,在四边形ABCD中,∠B=60°,∠D=30°,AB=BC.
连接BD,探究AD,BD,CD三者之间的数量关系,并说明理由;
思考片刻,先不要往下看哦~
思考中
……
我们来对一下答案吧
和我们变式1是不是一样一样呢?
另外,2016年广州中考最后一题最后一问也是可以用我们的三步法秒杀的,这里杨老师就先不展开了
末尾,我们再总结一下今日所学:
【模型特征】:鸡爪型
【操作三部曲】:
找顶点,找两腰
找第三条手,画第四条手
大拉小,连等腰
【核心结论】:
连完辅助线往往会产生新的直角三角形、等边三角形等。

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