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——特殊四边形中的折叠问题探究

2022-04-19范建兵

初中生世界 2022年19期
关键词:菱形折痕勾股定理

文/范建兵

折叠问题是初中几何的重要内容之一。在四边形这块内容里,我们时常遇到各种特殊四边形中的折叠问题,试着动手叠一叠,发现方法,以此解决不同的问题。

一、矩形中的折叠问题

例1如图1,在矩形纸片ABCD中,AB=6,BC=8,将矩形纸片ABCD沿对角线BD折叠,点C落在点E处,BE交AD于点F,连接AE。求重叠部分△DBF的面积。

图1

【点拨】这是一个大家比较熟悉的折叠状态,解题时需要把握两个关键点:一是确定△DBF的形状,由“折叠+平行”可得△DBF是等腰三角形(也可以借助△ABF≌△EDF证得);二是计算线段DF的长度,在Rt△AFB中运用勾股定理可求得BF的长,最后再计算△DBF的面积。

二、菱形中的折叠问题

例2如图2,在菱形纸片ABCD中,AB=8,∠A=60°,将菱形纸片翻折,使点A落在CD的中点E处,折痕为FG,点F、G分别在边AB、AD上,求EG的长。

图2

【点拨】求线段的长,常用的方法有两种:一种是借助特殊图形直接进行计算,另一种是寻找相等线段进行转换。本题中由折叠可得AG=GE,故要想计算EG或AG的长,最好能够将它们放在一个特殊图形中(如直角三角形等)。因此,可以过点E作EM⊥AD,交AD延长线于点M,构造出含有EG边的直角三角形,再根据勾股定理计算得出相应线段的长。

三、正方形中的折叠问题

例3如图3,M、N分别在正方形ABCD的边AD、BC上,将正方形沿MN折叠后,点D落在边AB上的D′处,C落在C′处,连接DD′。

图3

(1)求证:∠AD′D=∠DMN;

(2)若AD=6,AD′=2,求折痕MN的长。

【点拨】(1)由折叠性质知MN⊥DD′,又因为∠A=90°,所以∠ADD′与∠DMN互余,∠ADD′与∠AD′D互余,所以∠DMN=∠AD′D;(2)所求折痕MN的长,其实就是线段DD′的长。过点N作NE⊥AD于点E,容易证明△ENM≌△ADD′,从而MN=DD′。而DD′的长可以在Rt△ADD′中根据勾股定理求出。

从上面的三个例题可以发现,折叠问题的融合性强,不仅考查了轴对称的性质,还考查了特殊图形(如矩形、菱形、正方形)的性质、全等三角形的判定与性质、直角三角形的性质、勾股定理等。解决折叠问题,我们需要处理好以下两个难点。

一是识图难。结合题意看懂图形、理解图形是解决此类问题的关键要素。折叠问题中的图形往往呈现给我们的是“叠”的结果,而没有“折”的过程。因此,大家不妨动手试试,先在动态的折叠过程中感受折叠的变化,观察变与不变,然后思考其中蕴含的相关性质,最后再考虑折叠结果中的问题。在动态的折叠中思考静态的结果,寻找熟悉的、常用的解题模型,合理地理解图形、分析图形。

二是计算难。计算的前提是知道算什么和怎么算。因此,在解决折叠问题时常常需要思考以下问题:(1)以什么为轴进行折叠;(2)折叠前后边或角的数量关系;(3)折叠是否产生了新的特殊图形,如等腰三角形、直角三角形等;(4)要计算的线段或角,在哪些图形中可以求得,怎样求更合理。实践中我们发现如下规律:折叠常伴等腰,这便于我们在解决问题中快速寻找相等的线段或角;折叠常用勾股,这便于我们在计算中更方便、更快捷、更合理。

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