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第2课时 平面直角坐标系中的位似变换
一、选择题
1.如图K-29-1,在平面直角坐标系中,已知点O(0,0),A(6,0),B(0,8),以某点为位似中心,作出与△AOB的位似比为k的△CDE,则位似中心的坐标和k的值分别为( )
图K-29-1
A.(0,0),2 B.(2,2),
C.(2,2),2 D.(1,1),
2.如图K-2-2,已知点E(-4,2),F(-2,-2),以点O为位似中心,把△EFO缩小为原来的,则点E的对应点E′的坐标为( )
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图K-29-2
A.(2,-1)或(-2,1) B.(8,-4)或(-8,-4)
C.(2,-1) D.(8,-4)
二、填空题
3.2017·阿坝州如图K-29-3,在平面直角坐标系中,已知A(1,0),D(3,0),△ABC与△DEF位似,原点O是位似中心,若AB=1.5,则DE=________.
图K-29-3
4.△ABC三个顶点的坐标分别为A(2,2),B(4,2),C(6,6),在平面直角坐标系中作△DEF,使得△DEF与△ABC位似,且以原点O为位似中心,位似比为,则△DEF的面积为________.
图K-29-4
5.如图K-29-4,等腰三角形OBA和等腰三角形ACD是位似图形,则这两个等腰三角形位似中心的坐标是________.
三、解答题
6.如图K-29-5,在平面直角坐标系中,△OAB的顶点坐标分别为O(0,0),A(2,1),B(1,-2).
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(1)以原点O为位似中心,在y轴的右侧画出将△OAB放大为原来的2倍的图形,并分别写出点A,B的对应点A1,B1的坐标;
(2)画出将△OAB向左平移2个单位,再向上平移1个单位后的△O2A2B2,并写出点A,B的对应点A2,B2的坐标;
(3)判断△OA1B1与△O2A2B2是不是,若是,请在图中标出位似中心M,并写出点M的坐标.
图K-29-5
7一题多解如图K-29-6,在6×6的正方形方格中,每个小正方形的边长都为1,顶点都在网格线交点处的三角形是格点三角形,△ABC是一个格点三角形.
(1)在图①中,请判断△ABC与△DEF是否相似,并说明理由;
(2)在图②中,以点O为位似中心,得△ABC放大为原来的2倍;
(3)在图③中,请画出所有与△ABC相似,且有一条公共边和一个公共角的格点三角形.
图K-29-6
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1.[解析] B 如图所示,位似中心F的坐标为(2,2),k的值为=,故选B.
2.[解析] A 以点O为位似中心,把△EFO缩小为原来的,则点E的对应点E′的坐标为[-4×(-),2×(-)]或(-4×,2×),即(2,-1)或(-2,1),故选A.
3.[答案] 4.5
[解析] ∵△ABC与△DEF是位似图形,它们的位似中心恰好为原点,已知点A的坐标为(1,0),点D的坐标为(3,0),∴AO=1,DO=3,
∴==.∵AB=1.5,∴DE=4.5.故答案为4.5.
4.[答案] 1
[解析] 如图所示,△ABC的面积为×2×4=4,∵△DEF与△ABC位似,且以原点O为位似中心,位似比为,∴△DEF与△ABC的面积比为1∶4,则△DEF的面积为1.故答案为1.
5.[答案] (-2,0)
[解析] 如图所示,点P(-2,0)为等腰三角形OBA与等腰三角形ACD的位似中心.故答案为(-2,0).
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6.解:(1)如图所示,A1(4,2),B1(2,-4).
(2)如图所示,A2(0,2),B2(-1,-1).
(3)△OA1B1与△O2A2B2是位似图形,如图,位似中心点M的坐标的(-4,2).
7解:(1)△ABC与△DEF相似.理由:∵AB=1,BC=,AC=2 ;DE=,EF=,DF=4,
∴====,∴△ABC与△DEF相似.
(2)如图①所示,△A′B′C′即为所求.
(3)如图②所示,△ADC,△ABF和△CEB即为所求.
本章总结提升
【整合提升】
例1 [解析] D 令===k(k≠0),
则a=2k,b=3k,c=4k,
∴===.故选D.
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例2 [解析] D ∵直线l1∥l2∥l3,
∴=.
∵AB=5,BH=1,CH=2,
∴BC=BH+CH=3,
∴=,∴=.故选D.
例3 [解析] (1)要证=,只需证明△EGC∽△ADC;
(2)由(1)的结论及EG=AF得=,可证△ADF∽△CDG,从而得∠ADF=∠CDG.
解:(1)证明:在△EGC和△ADC中,
∵∠EGC=∠ADC=90°,∠C=∠C,
∴△EGC∽△ADC,∴=.
(2)FD⊥DG.证明如下:
由题意易知四边形AFEG是矩形,
∴EG=AF.
∵=,∴=,∴=.
∵∠C+∠CAD=∠BAD+∠CAD=90°,
∴∠C=∠BAD,∴△ADF∽△CDG,
∴∠ADF=∠CDG.
∵∠ADG+∠CDG=90°,
∴∠ADF+∠ADG=90°,
∴∠FDG=90°,即FD⊥DG.
例4 [解析] C ∵52+122=132,
∴三边长为5,12,13的三角形是直角三角形,面积为×5×12=30.
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∵两个三角形的相似比为=,
∴则两个三角形的面积比为()2=,
∴较大的三角形的面积为30×9=270.
故选C.
例5 [解析] 要求楼高AB,由太阳光所成影子的特点,可通过添加辅助线构造出三角形,加上人和大楼都垂直于地面,可得到相关的三角形相似,从而列式求解.
解:过点D作DG⊥AB,与EF交于点H,则EH=AG=CD=1.2 m,DH=CE=0.8 m,DG=CA=30 m,FH=EF-EH=1.7-1.2=0.5 m.
因为EF∥AB,所以△DHF∽△DGB,
所以=,即=,
解得BG=18.75(m),
所以AB=BG+AG=18.75+1.2=19.95(m)≈20.0(m).
答:楼高AB约为20.0 m.
例6 解:(1)如图所示,△A1B1C1即为所求,点M1的坐标为(a-7,b-3).
(2)如图所示,△A2B2C2即为所求,点A2的坐标为(-1,-4).
【章内专题阅读】
分类思想在相似三角形中的应用举例
江西 许生友 周水平
数学思想是数学的灵魂,是打开数学学习与研究之门的金钥匙.其中分类思想是数学思想中的一种重要的思想方法,本文举例说明分类思想在相似三角形中的应用.
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一、对应边不确定
在△ABC中,AB=10 cm,BC=20 cm,点P从A开始沿AB边向B点以2 cm/s的速度移动,点Q从点B开始沿BC边向C点以4 cm/s的速度移动,如果P,Q分别从A,B同时出发,经过几秒钟△PBQ与△ABC相似?
[解析] 本题是一道动态开放探索性问题,解决这类问题的思路是:动中求“静”,“一般”中见“特殊”.由于点P,Q在移动过程中的路线都是∠B(即∠ABC或∠PBQ)的两边,所以只需夹∠B的两边对应成比例,则这两个三角形就相似,但没有明确∠B(即∠ABC或∠PBQ)的两边的对应关系,所以存在两种关系:△PBQ∽△ABC或△QBP∽△ABC.
解:设经过t s,△PBQ与△ABC相似,则有AP=2t,BQ=4t,BP=10-2t.
(1)当△PBQ∽△ABC时,有=,即=,解得t=2.5.
(2)当△QBP∽△ABC时,有=,
即=,解得t=1.
所以经过1 s或2.5 s,△PBQ与△ABC相似.
二、对应角不确定
如图,∠A=50°,∠B=60°,一直线l与△ABC的边AC,AB分别相交于点D,E,当∠ADE为多少度时,△ABC与△ADE相似?
[解析] 显然∠C=70°,∠A是△ABC和△ADE的公共角,如果∠ADE等于∠C或∠B,那么△ABC与△ADE相似.
解:(1)当∠ADE=∠C=70°时,△ABC∽△AED.
(2)当∠ADE=∠B=60°时,△ABC∽△ADE.
所以当∠ADE等于70°或60°时,△ABC与△ADE相似.
三、图形的位置不确定
如图,直角三角形铁片ABC的两条直角边BC,AC的长分别为3 cm和4 cm,在这个三角形铁片中剪出一块正方形铁片,要使剪去正方形铁片后剩下的边角料最少,应如何剪?
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[解析] 要使剩下的边角料最少,就是要使剪出的正方形铁片面积最大,需要利用相似三角形的性质求出正方形的边长,但剪出正方形的方法有两种,要进行分类讨论.
解:(1)按图①的剪法,设正方形的边长为x cm,则AD=(4-x)cm.
因为DE∥BC,所以△ADE∽△ACB,
所以=,即=,解得x=.
所以正方形DCFE的面积S1=()2=(cm2).
图① 图②
(2)按图②的剪法,设正方形的边长为y cm,过点C作CH⊥AB,垂足为H,交DE于点M.
因为DE∥AB,所以△CDE∽△CAB,
所以=.
因为AB==5,
又因为CH·AB=BC·AC,
所以CH==(cm),所以CM=(-y)cm,
所以=,解得y=,
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故正方形DEFG的面积S2=()2=(cm2).
因为>,所以S1>S2.
所以采用(1)的剪法可使正方形的面积最大,即剩下的边角料最少.
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