题目内容

5.图形变换中的数学,问题情境:在课堂上,兴趣学习小组对一道数学问题进行了深入探究,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠A=30°,点D是AB的中点,连接CD.探索发现:
(1)如图①,BC与BD的数量关系是BC=BD;
猜想验证:
(2)如图②,若P是线段CB上一动点(点P不与点B,C重合),连接DP,将线段DP绕点D逆时针旋转60°,得到线段DF,连接BF,请猜想BF,BP,BD三者之间的数量关系,并证明你的结论;
拓展延伸:
(3)若点P是线段CB延长线上一动点,按照(2)中的作法,请在图③中补全图象,并直接写出BF、BP、BD三者之间的数量关系.

分析 (1)利用含30°的直角三角形的性质得出BC=$\frac{1}{2}$AB,即可得出结论;
(2)同(1)的方法得出BC=BD进而得出△BCD是等边三角形,进而判断出△DCP≌△DBF得出CP=BF即可得出结论;
(3)同(2)的方法得出结论.

解答 解:(1)∵∠ACB=90°,∠A=30°,
∴∠CBA=60°,BC=$\frac{1}{2}$AB,
∵点D是AB的中点,
∴BC=BD,
故答案为:BC=BD;
(2)BF+BP=BD,
理由:∵∠ACB=90°,∠A=30°,
∴∠CBA=60°,BC=$\frac{1}{2}$AB,
∵点D是AB的中点,
∴BC=BD,
∴△DBC是等边三角形,
∴∠CDB=60°,DC=DB,
∵线段DP绕点D逆时针旋转60°,得到线段DF,
∴∠PDF=60°,DP=DF,
∴∠CDB-∠PDB=∠PDF-∠PDB,
∴∠CDP=∠BDF,
在△DCP和△DBF中,$\left\{\begin{array}{l}{DC=DB}\\{∠CDP=∠BDF}\\{DP=DF}\end{array}\right.$,
∴△DCP≌△DBF,
∴CP=BF,
∵CP+BP=BC,
∴BF+BP=BC,
∵BC=BD,
∴BF+BP=BD;
(3)如图③,BF=BD+BP,
理由:∵∠ACB=90°,∠A=30°,
∴∠CBA=60°,BC=$\frac{1}{2}$AB,
∵点D是AB的中点,
∴BC=BD,
∴△DBC是等边三角形,
∴∠CDB=60°,DC=DB,
∵线段DP绕点D逆时针旋转60°,得到线段DF,
∴∠PDF=60°,DP=DF,
∴∠CDB+∠PDB=∠PDF+∠PDB,
∴∠CDP=∠BDF,
在△DCP和△DBF中,$\left\{\begin{array}{l}{DC=DB}\\{∠CDP=∠BDF}\\{DP=DF}\end{array}\right.$,
∴△DCP≌△DBF,
∴CP=BF,
∵CP=BC+BP,
∴BF=BC+BP,
∵BC=BD,
∴BF=BD+BP.

点评 此题是三角形综合题,主要考查了含30°的直角三角形的性质,等边三角形的判定,全等三角形的判定和性质,旋转的性质,解本题的关键是判断出△DCP≌△DBF,是一道中等难度的中考常考题.

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