例題:在四邊形ABCD中,對角線AC與BD互相垂直且相等,若∠BAD=105度,AD=4根號2,DC=13。請求出AB的長度。 審題:此題中有兩對角線互相垂直且相等,此條件的轉(zhuǎn)化應(yīng)該成為我們解題的關(guān)鍵點之一,我們可以通過平移構(gòu)造出等腰直角三角形;另外105度這個條件如何使用,是我們解題的關(guān)鍵點之二,我們發(fā)現(xiàn)105度=45度+60度,故需要構(gòu)造出含有這些角度的特殊三角形,也就是含45度的直角三角形和含60度的直角三角形。 思路1:通過平移AC構(gòu)造等腰直角三角形,然后再構(gòu)造手拉手模型。 解法1:過點D作DE∥AC且使DE=AC,連接BE,AE。顯然四邊形ACDE為平行四邊形,⊿DBE為等腰直角三角形。再以AD為一直角邊作等腰直角三角形ADF,其中DA=DF,這樣手拉手模型就構(gòu)造出來了。顯然有⊿DAE≌⊿DFB。所以FB=AE=DC=13,AF=8,∠BAF=60度。再過F作FG⊥AB于G,則AG=4,F(xiàn)G=4倍根號3.于是由勾股定理得BG=11。故AB=4+11=15。 思路2:通過平移AC構(gòu)造等腰直角三角形,然后再構(gòu)造手拉手模型。 解法2:過點D作DE∥AC且使DE=AC,連接BE,AE。顯然四邊形ACDE為平行四邊形,⊿DBE為等腰直角三角形。再以AD為一直角邊作等腰直角三角形ADF,其中DA=DF,這樣手拉手模型就構(gòu)造出來了。顯然有⊿DEF≌⊿DBA。所以AB=EF,∠DFE=105度。在⊿AEF中,AE=DC=13,AF=8,∠AFE=60度。再過A作AG⊥EF于G,則FG=4,AG=4倍根號3.于是由勾股定理得EG=11。則EF=4+11=15,故AB=EF=15。 思路3:通過平移AC構(gòu)造等腰直角三角形,然后再構(gòu)造手拉手模型。 解法3:過點D作DE∥AC且使DE=AC,連接CE,顯然四邊形ACDE為平行四邊形, ⊿DBE為等腰直角三角形。再以AD為一直角邊作等腰直角三角形ADF,其中DA=DF, 這樣手拉手模型就構(gòu)造出來了,顯然有⊿DEF≌⊿DBA。在⊿DFB與⊿ECD中,易證BD=DE,F(xiàn)D=DA=CE,∠BDF=∠OAD=∠CED,所以⊿DFB≌⊿ECD,則BF=DC=13。在⊿ABF中,BF=13,AF=8,∠BAF=60度。再過F作FG⊥AB于G,則AG=4,F(xiàn)G=4倍根號3.于是由勾股定理得BG=11。故AB=11+4=15。 思路4:通過平移BD構(gòu)造等腰直角三角形,然后再構(gòu)造手拉手模型。 解法4:過點A作AE∥DB且使AE=DB,連接BE,顯然四邊形AEBD為平行四邊形, ⊿AEC為等腰直角三角形。再以AD為一直角邊作等腰直角三角形ADF,其中AF=AD, 這樣手拉手模型就構(gòu)造出來了,顯然有⊿AEF≌⊿ACD。在⊿AEB與⊿CAF中,易證EA=AC,EB=DA=AF,∠AEB=∠ADB=∠FAC,所以⊿AEB≌⊿CAF,則CF=AB,∠AFC=∠DAB=105度。在⊿CDF中,CD=13,DF=8,∠DFC=60度。再過D作DG⊥CF于G,則FG=4,DG=4倍根號3.于是由勾股定理得CG=11,則FC=11+4=15。故AB=CF=15。 思路5:通過平移AC構(gòu)造等腰直角三角形,然后再構(gòu)造手拉手模型。 解法5:過點B作BE∥AC且使BE=AC,連接CE,顯然四邊形ACEB為平行四邊形, ⊿DBE為等腰直角三角形。再以AD為一直角邊作等腰直角三角形ADF,其中AF=AD, 這樣手拉手模型就構(gòu)造出來了,顯然有⊿DEF∽⊿DBA,其相似比為根號2(其本質(zhì)就是⊿DBA繞點D逆時針旋轉(zhuǎn)45度,并放大根號2倍,得到⊿DEF) ,故∠DFE=∠DAB=105度,EF=根號2倍AB,AB與EF的夾角∠BHE=45度。因為四邊形ACEB為平行四邊形,所以CE=AB,則EF就是CE的根號2倍。由AB∥CE得∠CEF=∠BHE=45度。于是⊿CEF就是等腰直角三角形。所以CF=CE=AB。在⊿CDF中,DC=13,DF=8,∠BAF=60度。過D作DG⊥CF于G,則FG=4,DG=4倍根號3.于是由勾股定理得CG=11。故FC=11+4=15。故AB=15。 思路6:通過平移BD構(gòu)造等腰直角三角形,然后再構(gòu)造手拉手模型。 解法6:過點C作CE∥DB且使CE=DB,連接BE,顯然四邊形CDBE為平行四邊形, ⊿ACE為等腰直角三角形。再以AD為一直角邊作等腰直角三角形ADF,其中DA=DF, 這樣手拉手模型就構(gòu)造出來了,顯然有⊿AEF∽⊿ACD,其相似比為根號2(其本質(zhì)就是⊿ACD繞點A順時針旋轉(zhuǎn)45度,并放大根號2倍,得到⊿AEF) ,故EF=根號2倍CD,DC與EF的夾角∠EHC=45度。因為四邊形ACEB為平行四邊形,所以CE=AB,則EF就是CE的根號2倍。由BE∥CD得∠BEF=∠CHE=45度。于是⊿BEF就是等腰直角三角形。所以EF就是BE的根號2倍,則BF=CD=13。在⊿ABFF中,BF=13,AF=8,∠BAF=60度。過F作FG⊥AB于G,則AG=4,F(xiàn)G=4倍根號3.于是由勾股定理得BG=11。故AB=11+4=15。 |
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