我們常在幾何問(wèn)題中遇到中點(diǎn)這個(gè)條件,而解決中點(diǎn)問(wèn)題的方法又比較多,比如中位線(xiàn)、三線(xiàn)合一、倍長(zhǎng)中線(xiàn)法等。不論選擇哪種解題方法,都需要我們添加恰當(dāng)?shù)妮o助線(xiàn),探究中點(diǎn)和其他條件之間的聯(lián)系,從而解決問(wèn)題。
例1 (2023·北京)在△ABC中,∠B=∠C=α(0°<α<45°),AM⊥BC于點(diǎn)M,D是線(xiàn)段MC上的動(dòng)點(diǎn)(不與點(diǎn)M、C重合),將線(xiàn)段DM繞點(diǎn)D順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2α得到線(xiàn)段DE。
(1)如圖1,當(dāng)點(diǎn)E在線(xiàn)段AC上時(shí),求證:D是MC的中點(diǎn);
(2)如圖2,若在線(xiàn)段BM上存在點(diǎn)F(不與點(diǎn)B、M重合)滿(mǎn)足DF=DC,連接AE、EF,直接寫(xiě)出∠AEF的大小,并證明。
(1)證明:由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),得DM=DE,∠MDE=2α。
∵∠C=α,∴∠DEC=∠MDE-∠C=α。
∴∠C=∠DEC。∴DE=DC。
∴DM=DC,即D是MC的中點(diǎn)。
(2)∠AEF=90°。
證明:如圖3,延長(zhǎng)FE到H,使EF=EH,連接CH、AH。
∵DF=DC,∴DE是△FCH的中位線(xiàn)?!郉E∥CH,CH=2DE。
由旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),得DM=DE,∠MDE=2α?!唷螰CH=2α。
∵∠B=∠C=α,∴∠ACH=α,△ABC是等腰三角形。∴∠B=∠ACH,AB=AC。
設(shè)DM=DE=m,CD=n,則CH=2m,CM=m+n。
∴DF=CD=n。∴FM=DF-DM=n-m。
∵AM⊥BC,∴BM=CM=m+n。
∴BF=BM-FM=m+n-(n-m)=2m。
∴CH=BF。
在△ABF和△ACH中,
[AB=AC,∠B=∠ACH,BF=CH,]
∴△ABF≌△ACH(SAS)。∴AF=AH。
∵EF=EH,∴AE⊥FH,即∠AEF=90°。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了等腰三角形的判定和性質(zhì)、旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)、三角形外角的性質(zhì)、三角形中位線(xiàn)定理以及全等三角形的判定和性質(zhì)等知識(shí),而由中點(diǎn)聯(lián)想到構(gòu)造中位線(xiàn)從而作出合適的輔助線(xiàn)是本題的難點(diǎn)。
例2 (2023·山東泰安)如圖4,在平面直角坐標(biāo)系中,Rt△AOB的一條直角邊OB在x軸上,點(diǎn)A的坐標(biāo)為(-6,4);Rt△COD中,∠COD=90°,OD=[43],∠D=30°,連接BC,點(diǎn)M是BC中點(diǎn),連接AM。將Rt△COD以點(diǎn)O為旋轉(zhuǎn)中心按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,線(xiàn)段AM的最小值是( )。
A.3 B.[62]-4 C.[213]-4 D.2
解:如圖5,延長(zhǎng)BA到E,使得AE=AB,連接OE、CE。
∵Rt△AOB的一條直角邊OB在x軸上,點(diǎn)A的坐標(biāo)為(-6,4),
∴AB=4,OB=6。
∴AE=AB=4?!郆E=8。
∵點(diǎn)M為BC中點(diǎn),點(diǎn)A為BE中點(diǎn),
∴AM是△BCE的中位線(xiàn)。
∴AM=[12]CE。
在Rt△COD中,∠COD=90°,OD=[43],∠D=30°
∴OC=[33]OD=4。
∵將Rt△COD以點(diǎn)O為旋轉(zhuǎn)中心按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),
∴點(diǎn)C在以O(shè)為圓心,半徑為4的圓上運(yùn)動(dòng)。
∴當(dāng)點(diǎn)C在線(xiàn)段OE上時(shí),CE有最小值,即此時(shí)AM有最小值。
∵OE=[BE2+OB2]=10,
∴CE的最小值為10-4=6。
∴AM的最小值為3。故選A。
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了勾股定理、三角形中位線(xiàn)定理、坐標(biāo)與圖形、含30°角的直角三角形的性質(zhì)等。由中點(diǎn)想到構(gòu)造中位線(xiàn)從而轉(zhuǎn)換線(xiàn)段長(zhǎng)度是解題的關(guān)鍵。另外,由點(diǎn)M 是中點(diǎn),還可以取OB中點(diǎn)N ,構(gòu)造中位線(xiàn)MN來(lái)求解本題。本題還能看成定點(diǎn)A 到動(dòng)點(diǎn)M的長(zhǎng)度問(wèn)題,利用瓜豆原理就能看出點(diǎn)M 的軌跡是個(gè)圓,再利用圓外一點(diǎn)到圓上距離最小的知識(shí)來(lái)解題。
(作者單位:江蘇省常熟市梅李中學(xué))