题目内容

13.如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=2,BC=4.△A1B1C1、△A2B2C2、△A3B3C3、…、△AnBnCn是n个相同的等腰直角三角形,其直角顶点C1、C2、C3、…、Cn都在CB边上,点A1在AC上,A2C2经过点B1且平行于A1C1,A3C3经过点B2且平行于A2C2,…,AnCn过点Bn-1且平行于An-1Cn-1,且A1C=2CC1.当n=7时,点B7正好落在AB边,则这个小的等腰直角三角形的直角边长为(  )
A.$\frac{1}{7}$B.$\frac{\sqrt{5}}{7}$C.$\frac{\sqrt{5}}{5}$D.$\frac{8\sqrt{5}}{5}$

分析 ①作B1D⊥BC于D.首先设CC1=x,然后表示出A1C=2x,A1C1=$\sqrt{5}$x,结合已知线段利用两组对应边的比相等且夹角相等证得△ABC∽△C1CA1,利用相似三角形的性质得到∠CA1C1=∠B,从而证得C1CA1≌△B1C1D,然后根据CC1+C1B=BC列出方程x+4x=4后求解x值即可得到a1=A1C1=$\sqrt{5}$x=$\frac{4\sqrt{5}}{5}$;
②作B2D⊥BC于D.与第(1)题类似得到C1CA1∽△C2C1B1,利用相似三角形的对应边的比相等得到C1C2=$\frac{5}{2}$x,从而根据CC1+C1C2+C2D=BC得到方程x+$\frac{5}{2}$x+4x=4求得x=$\frac{8}{15}$后即可得到a2=A1C1=$\sqrt{5}$x=$\frac{8\sqrt{5}}{15}$;
③作BnD⊥BC于D.由第(1)、(2)两小题可知BCn=4x,从而得到C1C2=C2C3=…=Cn-1Cn=$\frac{5}{2}$x,利用CC1+C1C2+C2C3+…+CnD=BC得到方程x+$\frac{5}{2}$x(n-1)+4x=4求解x=$\frac{8}{5n+5}$后即可得到an=A1C1=$\sqrt{5}$x=$\frac{8\sqrt{5}}{5n+5}$.

解答 解:①如图1,作B1D⊥BC于D.
设CC1=x,则A1C=2x,A1C1=$\sqrt{5}$x.
∵AC=2,BC=4,
∴$\frac{AC}{BC}$=$\frac{C{C}_{1}}{{A}_{1}C}$
∵∠ACB=∠C1CA1=90°,
∴△ABC∽△C1A1C,
∴∠CA1C1=∠B.
∵∠CA1C1=90°-∠A1C1C=∠B1C1D,
∠C=∠B1DC1=90°,A1C1=C1B1,
∴△C1CA1≌△B1DC1,
∴C1D=A1C=2x,∠CA1C1=∠B1C1D=∠B,
∴BD=C1D=2x,BC1=4x.
∵CC1+C1B=BC,
∴x+4x=4,
解得:x=$\frac{4}{5}$,
∴a1=A1C1=$\sqrt{5}$x=$\frac{4\sqrt{5}}{5}$.
②如图2,作B2D⊥BC于D.
设CC1=x,则A1C=2x,A1C1=B1C1=A2C2=B2C2=$\sqrt{5}$x,
由①可知BC2=C2D+BD=4x.
∵A1C1∥A2C2,
∴∠A1C1C=∠B1C2C1.
∵∠C=∠C1B1C2=90°,
∴△C1CA1∽△C2B1C1.
∴$\frac{{C}_{1}{B}_{1}}{{C}_{1}{C}_{2}}$=$\frac{{A}_{1}C}{{A}_{1}{C}_{1}}$,
∴C1C2=$\frac{5}{2}$x.
∵CC1+C1C2+BC2=BC,
∴x+$\frac{5}{2}$x+4x=4,
∴x=$\frac{8}{15}$,
∴a2=A1C1=$\sqrt{5}$x=$\frac{8\sqrt{5}}{15}$.
③如图3,作BnD⊥BC于D.
由①②可知BCn=4x,
C1C2=C2C3=…=Cn-1Cn=$\frac{5}{2}$x.
∵CC1+C1C2+C2C3+…+BCn=BC,
∴x+$\frac{5}{2}$x(n-1)+4x=4,
∴x=$\frac{8}{5n+5}$,
∴an=A1C1=$\sqrt{5}$x=$\frac{8\sqrt{5}}{5n+5}$,
∴a7=$\frac{8\sqrt{5}}{5×7+5}$=$\frac{\sqrt{5}}{5}$.
故选C.

点评 本题考查了相似三角形的判定和性质,等腰直角三角形的性质,勾股定理,正确的作出辅助线是解题的关键.

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