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      追本溯源,變式拓展
      ——對一道教材習(xí)題的“再加工”

      2022-04-19 08:54:44尹雪蔓
      初中生世界 2022年19期
      關(guān)鍵詞:平分線過點(diǎn)勾股定理

      文/尹雪蔓

      數(shù)學(xué)題目很多,看似變化莫測,難以招架,其實(shí)不然??v觀歷年的中考題,雖然年年有新題出現(xiàn),但萬變不離其宗,這個“宗”便是教材。

      原題呈現(xiàn)(蘇科版數(shù)學(xué)教材九年級上冊第92頁第10題)如圖1,AB是⊙O的直徑,AC是⊙O的弦,∠ACB的平分線交⊙O于點(diǎn)D。若AB=10,AC=6,求BC、BD的長。

      圖1

      【解析】連接AD。因為AB是⊙O的直徑,所以∠ACB=∠ADB=90°。在Rt△ABC中,根據(jù)勾股定理可得BC=8。因為CD平分∠ACB,所以∠ACD=∠BCD=45°。由圓周角性質(zhì)可知∠ABD=∠ACD=45°,故∠BAD=45°,△ABD為等腰直角三角形,進(jìn)而求得BD=5。

      【點(diǎn)評】本題中的一個關(guān)鍵條件是CD為∠ACB的平分線,也成為我們嘗試變式、拓展探究的條件。

      【變式1】如圖2,⊙O的直徑AB為10,弦AC為6,∠ACB的平分線交⊙O于點(diǎn)D,求弦CD的長。

      圖2

      【解析】直接求CD有難度,可利用∠ACB的平分線這一條件,構(gòu)造等腰直角三角形進(jìn)行求解。

      如圖3,過點(diǎn)A作AE⊥CD于點(diǎn)E,易證∠ACD=45°,∴∠CAE=45°,∴AE=CE。

      圖3

      在Rt△AEC中,AC=6,∴CE=AE=3。

      在Rt△AED中,AD=5,∴DE=4。

      ∴CD=CE+DE=7。

      【變式2】如圖4,△ABC內(nèi)接于⊙O,且AB為⊙O的直徑,∠ACB的平分線交⊙O于點(diǎn)D,且AE⊥CD,BF⊥CD,求證:BF=AE+EF。

      圖4

      【解析】易發(fā)現(xiàn)△BCF和△ACE都是等腰直角三角形,

      可證BF=CF,AE=CE。

      又∵CF=CE+EF,

      ∴BF=AE+EF。

      【點(diǎn)評】在遇到線段間的和差關(guān)系問題時,我們常通過尋找相等的線段,將分散的線段轉(zhuǎn)化到同一直線上求解。

      【變式3】如圖5,⊙O的直徑AB為10,弦AC為6,∠ACB的平分線交⊙O于點(diǎn)D,過點(diǎn)D作DE⊥BC于點(diǎn)E,求線段DE的長。

      圖5

      【解析】易得∠DCE=45°,則△CED是等腰直角三角形。由【變式1】可知CD=7,在等腰直角△CED中,借助勾股定理得DE=7。

      【點(diǎn)評】以上幾種變式的推演主要是利用了角平分線的定義。而如果過點(diǎn)D作角的一邊或兩邊的垂線,則可利用角平分線的性質(zhì),進(jìn)行如下的探究嘗試。

      【變式4】如圖5,△ABC內(nèi)接于⊙O,且AB為⊙O的直徑,∠ACB的平分線交⊙O于點(diǎn)D,過點(diǎn)D作DE⊥BC于點(diǎn)E。猜想線段AC、BC、CE之間的數(shù)量關(guān)系,并加以證明。

      【解析】由【變式3】可作一般猜想:AC+BC=2CE。

      證明:如圖6,過點(diǎn)D作DF⊥CA,交CA的延長線于點(diǎn)F。

      圖6

      ∵CD平分∠ACB,∴∠ACD=∠BCD,

      ∴AD=BD。

      又∵DE⊥BC,DF⊥CA,∴DE=DF,

      ∴Rt△AFD≌Rt△BED,

      ∴AF=BE。

      易證四邊形CEDF為正方形,

      ∴CF=CE,

      ∴AC+BC=AC+BE+CE=AC+AF+CE=CF+CE=2CE。

      【變式5】如圖5,△ABC內(nèi)接于⊙O,且AB為⊙O的直徑,∠ACB的平分線交⊙O于點(diǎn)D,過點(diǎn)D作DE⊥BC于點(diǎn)E,猜想線段AC、BC、CD之間的數(shù)量關(guān)系,并加以證明。

      【解析】從【變式1】的計算結(jié)果得知,AC+BC=14,而CD=7,可猜想AC+BC=CD。證明過程可依據(jù)【變式4】繼續(xù)推演,在此不再贅述。

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