對稱是自然界中最常見的一種現(xiàn)象,無論是動(dòng)物還是植物的身體秃殉,大都具有對稱性坝初。
在我國的建筑中,從故宮博物院到普通民居复濒,就是現(xiàn)代樓房脖卖,也大都注重對稱。
幾何中的軸對稱巧颈,是指在一個(gè)平面內(nèi),如果一個(gè)圖形沿一條直線折疊袖扛,直線兩旁的部分能夠完全重合砸泛。這條直線就是對稱軸十籍,它是對應(yīng)點(diǎn)連線的垂直平分線。
這個(gè)知識(shí)點(diǎn)近年來常見于八年級唇礁、中考和高考勾栗。2020-2021學(xué)年北京理工大學(xué)附中八年級(上)期中數(shù)學(xué)試卷第25題,就考查了這一知識(shí)點(diǎn)盏筐。
我們先來看一下題:如圖围俘,已知等腰△ABC中,∠BAC=30°琢融,AB=AC界牡,∠PAB=α,作點(diǎn)B關(guān)于直線AP的對稱點(diǎn)為點(diǎn)D漾抬,連接AD宿亡,連接BD交AP于點(diǎn)G,連接CD交AP于點(diǎn)E纳令,交AB于點(diǎn)F挽荠。
(1)當(dāng)α=15°時(shí),
①按要求畫出圖形平绩,
②求出∠ACD的度數(shù)圈匆;
③探究DE與BF的倍數(shù)關(guān)系并加以證明;
(2)在直線AP繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的過程中(0°<α<75°)捏雌,當(dāng)△AEF為等腰三角形時(shí)臭脓,利用備用圖直接求出α的值為????。
第一大問的第一問并無什么難度腹忽,按題意畫好的圖形如圖二来累。
從圖中可知,點(diǎn)B和點(diǎn)D關(guān)于直線AP對稱窘奏,AP是線段BD的垂直平分線嘹锁。
所以AD=AB,△ABD為等腰三角形着裹,△ABG≌△ADG领猾,∠PAD=∠PAB=α。
當(dāng)α=15°時(shí)骇扇,∠PAD=15°摔竿,∠PAB=30°
在△ACD中,AD=CD少孝,∠DAC=∠BAC+∠DAB=60°继低。
所以△ACD為等邊三角形,∠ACD=60°稍走。
再來看第三問袁翁,探究DE與BF的倍數(shù)關(guān)系柴底。
這兩條線段在圖形中很難看出有直接的聯(lián)系,更不要說倍數(shù)關(guān)系了粱胜,但可以利用軸對稱的概念進(jìn)行轉(zhuǎn)換柄驻。
如圖三,連接BE焙压,E是直線AP上鸿脓,AP垂直平分BD。
所以BE=DE涯曲。只要證明BE和BF的倍數(shù)關(guān)系就可以了野哭。
我們回頭看一下第二問的結(jié)論:△ACD為等邊三角形,∠BAC=∠DAB=30°掀抹。
所以AB平分∠CAD虐拓。
因?yàn)椋冗吶切雾斀瞧椒志€傲武,底邊上的高和中線“三線合一”蓉驹。
所以,AB垂直平分CD揪利,△BEF為RT△态兴。
△ABD為等腰三角形,∠ABD=∠ADB=75°疟位。
因?yàn)檎叭螅螦DC=60°,所以甜刻,∠BDC=15°绍撞。
因?yàn)椋螧EF是△BDE的一個(gè)外角得院,△BDE也是等腰三角形傻铣,
所以,∠BEF=∠BDE+∠DBE=30°祥绞。
RT△BEF中泊藕,∠BEF=30°幌陕,這個(gè)角對應(yīng)邊長度是斜邊長度的一半,所以BE=2BF友酱。
所以节沦,DE=2BF辅搬。
第二大問是一個(gè)填空題涩哟,但難度并不比第一大問小埋虹。
我們先來分析一下題意,只說了△AEF為等腰三角形時(shí)虹统,并沒有說哪兩條邊相等弓坞,這就需要分類討論隧甚〕道螅可能有三種情況AE=AF渡冻、AE=EF、AF=EF忧便。
要證明等腰三角形族吻,可以通過證明兩底角相等的方式進(jìn)行,我們可以利用△AEF和△BCF構(gòu)成的“8字模型”來幫助證明珠增。
根據(jù)題意超歌,我們可以知道,∠ABC=75°蒂教,∠BCD=α巍举;所以∠BFC=∠AFE=105°-α。
我們先看第一種情況AE=AF凝垛,如圖四懊悯。
則∠EAF=α,∠AEF=∠AFE=105°-α梦皮。
2(105°-α)+α=180°炭分,α=30°。
第二種情況AE=EF剑肯,如圖五捧毛。
則∠AFE=105°-α=∠EAF=α,α=52.5°让网。
第三種情況AF=EF呀忧。
此時(shí)α=75°,點(diǎn)D在CA的延長線上溃睹,點(diǎn)E點(diǎn)F與點(diǎn)A重合而账,如圖六。
當(dāng)然了丸凭,這也不在0°<α<75°的題意討論范圍之內(nèi)福扬。
所以第二大問的答案是30°或52.5°。