折疊問題和存在性問題都是歷年中考的常見題型,也是考查多個知識點的綜合型試題,兩者一旦結合起來難度更大,因此此類綜合問題在考試中得分率較低,要想順利解決此類問題,往往需要以下的知識儲備:
1、折疊特征的認識;
2、直角特征的轉化——“斜直角結構”;
3、依據特征分析轉化、作圖——分類討論;
4、特殊角、解直角三角形的能力需過關.
以下是前兩個問題的進一步說明:
1. 折疊特征的認識
⑴折疊前后的圖形完全重合,是一種全等變換,通過折疊轉移邊,轉移角;
⑵對稱軸與對應點:①折疊前后的對應邊、對應角相等;②折痕(對稱軸)是對應點連線的垂直平分線,即折痕所在的直線就是折疊前后圖形的對稱軸,也是角的平分線.
⑶常見組合動作:
①設未知數、表示出其他的量,最終通過列方程來解決問題;
②矩形背景下通常折疊出等腰三角形(如下圖1中的△DEF和圖2中的△MAC);
③二次折疊往往出現60°、90°角(如下圖3和圖4);
④圓(如下圖5,點E是DC邊上的動點,把AD沿AE折疊,則D的對應點D'就在以A為圓心,AD長為半徑的圓弧上).
⑷①運動過程中,折痕過一個定點,則折疊后的對應點在圓上;
②運動過程中,折痕過兩個定點,以動點為頂點的角為90°,則動點在圓上.
2.斜直角結構——“斜放置的直角放正”
上面的兩個圖中,若AB=BC,則△ABD≌△BCE;若AB≠BC,則△ABD∽△BCE.(這是一個很有用的模型,是“一線三等角”的一種特殊情況)
還有一種這樣的情況:
一般有兩種處理方法:一是過點D分別作DM⊥AC于M、DN⊥BC于N;二是過點D作DG⊥AB交AC于點G.由作法一可得△DEM∽△DFN,由作法二可得△DEG∽△DFB.
以上都是斜放置的直角常見的處理方法.
【典例1】
如下圖,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=AC,BC=√2+1,點M,N分別是邊BC,AB上的動點,沿MN所在的直線折疊∠B,使點B的對應點B′始終落在邊AC上.若△MB′C為直角三角形,則BM的長為____________.
分析:本題中若△MB′C為直角三角形,應該分3種情況, 點M、B'、C都有可能是直角頂點,但是由題意已知∠C=45°,所以不考慮點C作為直角頂點的情況,那么只有以點M和B'為直角頂點的兩種情況.
分別畫出圖形對它們進行求解:
①當∠MB'C=90°時
可設BM=x,則MB'=x,MC=√2x,因為BC=√2+1,所以x+√2x=√2+1,于是解方程即可解得BM=1.
②當∠B'MC=90°時
此時點B'與頂點A重合,AM即是斜邊上的中線,因此不難得出BM=(1+√2)/2.
反思:對于此類題型,首先是要做到正確的分類,其次是針對每種情況畫出對應的圖形,然后標出數據想辦法求解,經常用到的知識有勾股定理、相似三角形等,需要列出方程時,往往把比較短的線段設為未知數.
【典例2】 如下圖,矩形ABCD中,AD=5,AB=7.點E為DC上一個動點,把△ADE沿AE折疊,當點D的對應點落在∠ABC的角平分線上時,DE的長為______.
分析:點D的對應點應該就在以A為圓心,以AD長為半徑的圓弧上,通過作圖,我們發現,與∠ABC的角平分線有兩個交點D?和D?,所以,這個問題應該分兩種情況來分別求解.最終答案為5/3或5/2.
反思:通過本題可以發現尺規作圖在分類情況中的作用,我們也能看到基本模型對解題的輔助作用,本題中也出現了一線三垂直的模型,如下圖,可以過D?作MN⊥AB,構造△EMD?∽△D?NA求解.
【典例3】(2015河南中考15題)如下圖,正方形ABCD的邊長是16,點E在邊AB上,AE=3,點F是邊BC上不與點B、C重合的一個動點,把△EBF沿EF折疊,點B落在B′處,若△CDB′恰為等腰三角形,則DB′的長為____________.
分析:題中E是定點,EB是定長,因此,點B的對應點B′的軌跡就在以E為圓心,EB長為半徑的圓弧上(記為弧1).若△CDB′為等腰三角形,則C、D、B′都可以為等腰三角形頂角的頂點,其中C和D是定點,B′是動點,完全符合“兩圓一線定等腰”的模型:若CB′=CD,以點C為圓心,CD為半徑作弧;若DB′=DC,以點D為圓心,DC為半徑作弧;若B′D=B′C,作CD的中垂線.它們與弧1的交點就是符合條件的點B′的位置.(如下圖共3個交點)
下面的任務就是逐個分析求解:
①當點D為等腰三角形頂角的頂點時,DC=DB'=16(如下圖);
② 當點B'為等腰三角形頂角的頂點,即DC=DB'時,此時點B'應在DC的垂直平分線上,如下圖所示.
由題意可知,AE=3,BE=B'E=13,AM=BM=8,ME=5.則在Rt△B'ME中,由勾股定理可得B'M=12,
則B'N=16-12=4,由于DN=8,因此在Rt△B'DN中,可求得B'D=4√5;
③ 當點C為等腰三角形頂角的頂點,即CD=CB'時,如下圖所示,因為EF是折痕,所以EF是線段BB'的垂直平分線,又因為CB'=CD=CB,EB=EB',可知EC也是線段BB'的垂直平分線,也就是點F和C應該是重合的,這就和題設矛盾,因此這種情況不成立.
綜上所述,DB′的長為16或4√5.
反思:通過對本題的分析探究,再回想一下,本題是以什么標準進行分類的?我們是怎樣找到每一種情況點B'的位置的?
【總結】
⑴折疊中的存在性問題首先要根據不變特征,確定分類標準;
⑵學習并掌握一些基本的幾何模型,對提升折疊和存在性問題的能力大有裨益,如常見的幾何模型有:一線三等角結構、直角結構、中點結構、手拉手模型、旋轉模型、輔助圓的構造等等;
⑶重視尺規作圖在分類討論問題中的作用,依據原理分析轉化作圖,是繼續做題的基礎,也在一定程度上解決了分類討論的問題,因此,無論題中要沒要求尺規作圖,我們都應有意識的用尺規來幫助我們分析問題,常見的作圖特征有:
①一定點一動點,兩點間距離確定,則動點在圓上;②兩定點一動點,滿足以動點為頂點的角為90度,則動點在圓上;③直角三角形中,直角頂點固定,斜邊運動但長度不變,則斜邊中點在圓上。
理論依據:①是圓的定義:“平面上到定點的距離等于定長的所有點組成的圖形,定點就是圓心,定長就是半徑”;②和③是定理“直徑所對的圓周角是直角;90°的圓周角所對的弦是直徑”的實際應用。
與折疊相關
①折痕運動但過定點,則折疊后的對應點在圓上;②對應點確定,折痕為對應點連線的垂直平分線。