一个基本模型的应用

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  著名数学家笛卡尔说过:“我们所解决的每一个问题,将成为一种模式,用于解决其他问题.”下面举例说明一个基本模型在解题中的应用.
  基本模型:如图1,点E是线段AB上的一点,
  且∠CAE=∠EBD=∠CED=90°,则△CAE∽△EBD.
  特别:当CE=DE时,△CAE≌△EBD.
  一、使用模型
  例1如图2,已知矩形ABCD中,E是AD上的一点,F是AB上的一点,EF⊥EC,且EF=EC,DE=4 cm,矩形ABCD的周长为32 cm,求AE的长.
  解析:图中存在基本模型.
  因为EF=EC,所以Rt△EDC≌Rt△FAE,
  所以AE=CD,设AE=x,则CD=x,
  又因为2(AB+CD)=32,即2(x+4+x)=32.
  解之得:x=6 即AE的长为6 cm.
  二、扩展模型
  例2在直线l上依次摆放七个正方形(如图3),已知倾斜放置的三个正方形的面积分别是1、2、3,正放置的四个正方形的面积依次为S1,S2,S3,S4,则S1+S2+S3+S4=.
  解析:图中是一个基本模型的扩展
  由基本模型可知:△ABC≌△CDE,所以CD=AB,在Rt△CDE中,CD
  2+DE2=CE2.
  即AB2+DE2=CE2,所以S1+S2=1,同理S3+S4=3,所以
  S1+S2+S3+S4=1+3=4.
  三、建立模型
  例3如图4,已知:△ABC中,ABC=90°,AB=BC,三角形的顶点在相互平行的三条直线l1、l2、l3上,且l1、l2之间的距离为2,l2、l3之间的距离为3,则AC的长为( )
  (A) 217(B) 25(C)
  42(D) 7
  解析:过A作AD⊥l3,过C作CE⊥l3,垂足分别为D、E,建立基本模型
  .
  因为Rt△ADB≌△BEC,所以BE=AD=3,CE=2+3=5,
  在Rt△BEC中,BC2=BE2+CE2=32+52=34,
  因为AC2=2BC2=2×34=68,所以AC=2
  17,故选(A).
  四、联想模型
  例4如图5,矩形ABCG(AB  (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3
  解析:解决问题时要想到基本模型:
  设AB=CD=a,BC=DE=b,PB=x,
  则PD=x-a-b,
  由基本模型可知:△ABP∽△PDE,
  所以ABPD=
  PBDE,即
  ax-a-b
  =xb,
  整理得:x2-(a+b)x-ab=0.
  因为Δ=[-(a+b)]2-4×1×(-ab)=(a+b)2+4ab>0,
  所以方程有两个不相等的实数根,
  即满足条件的点P有两个,故选(C).
  五、逆用模型
  例5如图6,在矩形ABCD中,AD=a,AB=b,
  要使BC边上至少存在一点P,使△ABP、△APD、
  △CDP两两相似,则a、b间的关系一定满足( )
  (A) a≥12b (B) a≥b
  (C) a≥32b
  (D) a≥2b
  解析:因为△ABP为直角三角形,而△ABP与△APD又相似,所以△APD也是直角三角形,而只有∠APD=90°,所以图中只有存在基本模型,才能满足△ABP、△APD、△CDP两两相似.逆用基本模型得:△ABP∽△PCD,所以
  ABPB
  =PCCD,
  即
  bPB
  =a-PBb,
  整理得:PB2-a·PB+b2=0,
  因为Δ=(-a)2-4b2≥0,所以a≥2b,故选(D).
  [BP(]
  六、猜想模型
  例6:如图:铁路上A、B两点相距25km,
  C、D为两村庄,DA⊥AB于A,CB⊥AB于B,
  已知,DA=15km,CB=10km,现要在铁路AB上
  修建一个大特产收购站E,合得C、D两村到E
  站的距离相等,则E站应修建在离A站 km处.
  分析:猜想模型:即假设DE⊥EC,且DE=CE,则△DAE≌△EBC,则AE=CB=10,即E站应修建在离A站10km处.
  解:设AE=x,则BE=25-x 因为DE=EC 所以DE2=EC2
  即x2+152=(25-x)2+102 解之得:x=10
  所以E站应修建在离A站10km处
  七、发现模型
  例7:如图:在正方形ABCD中,E为CD的中点,F在BC上,且BF=3FC,
  求tan∠EAF的值.
  分析:善于发现图中的基本模型是解题的关键.
  解:设FC=a 因为BF=3FC=3a 则BC=4a
  所以DE=EC=2a
  因为
  所以 且∠ADE=∠ECF=90°
  所以△ADE∽△ECF 所以
  且∠DAE=∠FEC 因为∠DAE+∠AED=90°
  所以∠CEF+∠AED=90° 所以∠AEF=90°
  在Rt△AEF中,tan∠EAF=
  八、变换模型
  例8:如图:已知等边△ABC沿MN折叠,使点A落到BC边的D处,
  若BD∶DC=2∶1,求 的值.
  分析:由题意可知:∠B=∠C=∠MDN=60°,由基本模型可知:当模型中的垂直变为60°时,结论仍成立.
  解:由折叠可知:∠A=∠MDN
  因为△ABC是等边三角形
  所以∠B=∠C=∠MDN=60°
  由变换基本模型可知:△MBD∽△DCN
  根据相似三角形周长的比等于相似比得:
  由折叠可知:AM=MD,AN=ND
  又因为BD∶DC=2∶1 设CD=x,则BD=2x AB=BC=AC=3x
  所以
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