【解題研究】用好軸對稱——2026年北京中考數學第27題
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軸對稱這個概念小學的時候學生就知道,直觀上可以辨認出兩個圖形是否是軸對稱關系,到了初中階段,學完全等之后,更進一步在幾何體系內重新認識軸對稱,并作為特殊的全等。我們理解軸對稱的關鍵,是找準對稱軸,看清對稱點。
對于學生來講,用好軸對稱的難點是如何想到,在閱讀題目條件的過程中,通過哪條線索,將思路引到軸對稱。
題目
在△ABC中,AB=AC,∠BAC=α(0° <α<60°)。過ac的中點d作ac的垂線l,交ab于點e,點m在de的延長線上,∠abm=30°.< pan>
(1)如圖1,α=30°,求證:AB=2DM;
(2)如圖2,點N在ED的延長線上,∠ABN=30°,連接AM,AN,直接寫出∠MAN的大小,并證明.
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解析:
01
(1)當α=30°時,我們可得∠A=∠ABM=30°,所以BM∥AC,可知∠BME=∠ADE=90°,這樣就得到了兩個含30°角的直角三角形,Rt△BME和Rt△ADE,則BE=2ME,AE=2DE,相加之后即可得到AB=2DM;
02
(2)注意本小題中的兩個30°角,所以BA是∠MBN的角平分線,并且∠MBN=60°;
方法一:考慮過點A向BM,BN的延長線作垂線,如下圖:
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由角平分線定理可知AF=AG,并且Rt△ABF和Rt△ABG均為含30°角的特殊直角三角形,所以AF=AG=1/2AB,而AD=1/2AC,再加上AB=AC,我們得到了AD=AF=AG;
∠ADN=∠G=90°,可用HL證明△ADN≌△AGN,得∠DAN=∠GAN=1/2∠DAG,同理可證△AMF≌△AMD,再得∠MAD=∠MAF=1/2∠FAD;
∠MAN=∠MAD+∠DAN=1/2(∠FAD+∠DAG)=1/2∠FAG;
觀察∠FAG,它由∠FAB和∠GAB組成,這兩個角恰好是60°,所以∠MAN=60°.
方法二:作點M關于AB的對稱點F,連接AF,過點A作AG⊥BN,交BN延長線于點G,如下圖:
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由角平分線定義可知,點F一定在BN上,Rt△ABG是含30°角的特殊直角三角形,所以AG=1/2AB,而AD=1/2AC,由AB=AC可知AD=AG,由軸對稱可知AM=AF,所以可用HL證明Rt△AMD≌Rt△AFG,得∠MAD=∠FAG,把中間公共部分減掉,得∠MAF=∠DAG;
我們同樣可證明∠DAN=∠GAN,∠BAM=∠BAF,所以這四個角均相等,利用這個等量關系,我們來看∠MAN=∠BAM+∠EAN=∠GAN+∠EAN=∠EAG=60°.
解題思考
很多學生解完這道題之后覺得并不算太難,甚至也有少數學生猜測最后的結果也是對的,當然知其然不知其所以然,我們并不推薦,至少要能說清楚思路。
從已經解完題的角度來看,有點類似于半角模型,但仍然會有學生拿到題目之后,想不到角平分線的作用,要知道角平分線的概念也是小學就學過,初中在學習角的時候接觸過,軸對稱的時候進一步證明過它的相關定理,這兩種方法無論哪一種,都用到了角平分線的軸對稱性,事實上這道題八年級學生也能做,條件中的α,在最后一問中幾乎沒起到作用,頗有點意外。
在引導學生思索的過程中,30°角的條件是關鍵,它除了幫我們找到角平分線之外,還構造出了60°角,并且頂點和∠MAN相同,即“搬”了一個已知角到未知角位置,符合一般的證題思路,然后在尋找∠MAN和這個60°角之間的關系時,很比較容易想到軸對稱或全等了。
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