解法分析:本题是一线三等角和尺规作图背景下的综合与实践问题。题目的设置在于发现模型→借助模型解决特殊背景下的作图问题→通过特殊背景的问题解决经验推广到一般情境。
本题的第(1)问和常规的一线三直角背景略有不同,对于常规的背景,往往是∠AEB=90°,而本题的背景是∠ABE=90°。因此需要通过添加辅助线,将图形转化为我们熟悉的背景。
本小问的突破口在于构造“一线三直角”基本图形,即将左图“补”成右图的形式,构造相似三角形,从而利用相似三角形的对应边成比例助力问题解决。
本题的第(2)问是一道作图题,可以通过【设计】和【操作】画出符合题意的图形,在第(1)问的基础上明白作图的依据,即构造△AEC与△BCF相似,从而为第(3)问非平行背景下的作图提供依托和原理。
本题的第(3)问的难点在于直线a和直线b不是平行线,和问题(1)和问题(2)的背景有很大区别,因此对于第(3)问需要构造平行线,同时构造与一线三直角型的相似三角形,进而利用尺规作图。
与构造“一线三等角”基本图形相关的综合与实践问题的同类问题如下:
解法分析:本题是梯形背景下与平行型相关的综合问题,主要涉及证明线段中点、相似三角形的存在性问题求线段长度、求三角形的面积。
首先分析图中基本图形:根据AE//BC,有一组AE-BC-A型基本图形,根据BF=2EF,可以确定这组基本图形线段间的数量关系;还有一组AD-CG-X型基本图形,但是要先证明G为BC中点,才可以得到线段间的比例关系型。
根据GF//CD,有一组GF-CD-X型基本图形,这组基本图形线段间的数量关系依托DP:CG的值,才能确定剩余的线段的比例关系。
本题的第(1)问要证明点G为BC中点,根据前面的分析,要证明G为BC的中点,需要添加辅助线,因此依托GF//CD,通过延长BE、CD交于点Q,多次利用图中的平行型基本图形,最后借助GF-CP-A型基本图形进行证明。
本题第(2)问的题设给出了△FGP∽△FGC,通过角之间的大小关系,可以得到∠FGP=∠FCG,再利用FG//CD,得到∠FGP=∠GDC,从而证明得到△CGP∽△DGC,利用共边共角型相似基本图形,得到一组等积式。除此以外,还需要利用AD-CG-X型基本图形,确定DP和GP之间的比例关系,进而代入等积式中求解。
本题第(3)问是是求△PCG的面积,这个三角形的底CG=2,因此问题就在与如何求CG边上的高PK。通过借助AD//CG,反向延长KP至点N。因此要求PK的长,就在与需要知道①NK的长度(即AB的长度);②求出PK:NK的值。
对于②依托AD-CG-X型基本图形,可以求出DP:PG的值,进而再利用NK-GK-A型图求出PK:NK的值;对于①利用另一已知条件(∠EDP与∠AFE互补),延长GD、BE交于点M,构造相似三角形△AFE和△EDM(先需要利用DE-BG-A型图证明EM=BE),进而利用线段间的比例关系求出EM(BE)的长度,再利用勾股定理求出AB长度,进而求出PK的长度。
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