首先啊,這個題確實是好題,正方形為背景的摺疊問題,題目如下:
【廣東中考2021第23題】如圖,邊長為1的正方形 ABCD 中,點 E 為 AD 的中點.連線 BE ,將△ABE 沿 BE 摺疊得到△FBE , BF 交BF 交 AC 於點G ,求CG
方法一:先來看看網上流傳的解法:延長BF至交CD於點H,連線EH,FH
第一步:證明
,可得
為角平分線;
第二步:由摺疊可得
可得為角平分線,結合
為角平分線可得
。至此,一線三等角相似模型形成,
第三步:
八字形相似
這個解法的突破口就在於第三步,構造八字形相似,要想求CH,則只需求DH,而這裡DH的求得則十分的巧妙,巧就巧在點
是中點,從而有了角分模型的存在,進而才有一線三直角的模型。
所以如果點G不是中點呢?似乎這個方法就做不了了,但是顯然
點確定,則
點也確定了,因此連線
,
點也確定了,故CG可求,可是該怎麼求呢?
在這裡,我們可以先看看高中的解法:
方法二:【高中解法】建立如圖所示座標系:
第一步:由
,由於
,由正切的二倍角公式,可得
第二步:可求得直線
所在直線方程
;
第三步:求BF與AC的交點座標,聯立方程
,
可得,
,即
進而
,
。
顯然高中的解析的解法是這個題最本質的做法,要求長度,只需尋找座標便可。
可是在初中並沒有學過三角函式的二倍角公式,因此就不能公式計算出
的正切,由於初中也沒有直線的點斜式,也寫不出BF的方程,雖然初中學過直線的方程,但是都是以待定係數帶入點的座標而求得,所以在這裡,這種解析的方式並不適合初中。
其實,我看到這個圖的第一反應變是延長EF交AB於點J,連線BJ,為什麼呢?因為我對這個“半形模型”特別熟悉,並且我還知道只要E點確定則J點也隨之確定,因此CJ可求,而FJ=CJ,則FJ,EJ也可求。具體做法如下:
設CJ=x,則FJ=x,考慮
,用勾股定理建方程便可求得
,即點J的位置確定。
雖然我們沒有高中的工具,但是至少方法2在這裡給了我們一個思路:求
,在這裡,過點G作GK⊥AB與點K,
,而
,
所以我只需求得
的值便可,如何求呢?注意到
頂點是一個直角頂點,所以考慮延長FE與BA相交於點I,這樣便可以將
安放在一個直角三角形中,寄希望可以透過長度來求得其正切值。
注意點E是中點,故
與
“8字型”全等(如果點E不是中點,則是“8字型”相似),可求得
,進而
,
所以,
,
,可求得
,因此
,
故
最後整理一下這個過程:
方法三:
這種做法雖然稍顯繁瑣,但至少可以解決當E點不是中點時,方法一不能求得結果的缺陷。
其實,方法三的做法正好可以作為推導二倍角正切的初等幾何模型,大家不妨可以試試!