学完了相交线与平行线后,初中几何推理证明的序幕也就正式拉开了。我们知道平行线的有如下性质:
性质1:两直线平行,同位角相等。
性质2:两直线平行,内错角相等。
性质3:两直线平行,同旁内角互补。
会背这三条性质定理,是掌握平行线性质的基础,更重要的是——会用这三条定理进行几何计算、证明,尤其对于复杂含有分类讨论的平行线性质与判定综合应用探究问题,敢于挑战。
例1.将一副三角板的直角重合放置,如图1所示,
(1)图1中∠BEC的度数为________;
(2)三角板△AOB的位置保持不动,将三角板△COD绕其直角顶点O顺时针方向旋转:
①当旋转至图2所示位置时,恰好OD∥AB,求此时∠AOC的大小;
②若将三角板△COD继续绕O旋转,直至回到图1位置,在这一过程中,是否会存在△COD其中一边能与AB平行?如果存在,请你画出图形,并直接写出相应的∠AOC的大小;如果不存在,请说明理由.
【分析】(1)由已知可求出∠CAE=180°﹣60°=120°,再根据三角形外角性质求出∠BEC的度数.
(2)①由OD∥AB可得∠BOD=∠B=30°,再由∠BOD ∠BOC=90°和∠AOC ∠BOC=90°求出∠AOC.
②将三角板△COD继续绕O旋转,OC边能与AB平行,由平行可得∠COB=∠B=30°,从而求出∠AOC.
本题的(1)和(2)的第一小问,同学们都可以比较顺利地找到答案,但是最后一问,当三角板COD旋转起来,往往会出现漏掉答案的情况,除了认真审题之外,解决此类问题,必须要通过画图来协助解题,下面gif动图是三角板COD绕点O旋转一周的情况,同学们可以观察∠AOC在旋转过程中位置和大小的变化。
【解答】(1)∠CAE=180°﹣∠BAO=180°﹣60°=120°,
∴∠BEC=∠C ∠CAE=45° 120°=165°,
故答案为:165°.
(2)①∵OD∥AB,
∴∠BOD=∠B=30°,
又∠BOD ∠BOC=90°,∠AOC ∠BOC=90°,
∴∠AOC=∠BOD=30°.
②存在,如图1,∠AOC=120°;
如图2,∠AOC=165°;
如图3,∠AOC=45°;
如图4,∠AOC=150°;
如图5,∠AOC=60°;
如图6,∠AOC=15°.
【解题秘籍】这类题目要注意:首先要回答题目的问题,不能直接写证明过程;注意充分运用三角板角度的数量特性,确定动态下图形构成可能出现三线八角模型,并注意性质和判定是综合起来进行运用。
例2.如图1是一个舞台,上下两边a、b平行.在A、B两点处各有一个旋转灯,其灯光为一条射线,开始表演前,两灯均指向正右方.开始表演的瞬间,A灯开始顺时针旋转,速度为4°/分钟,B灯开始逆时针旋转,速度为5°/分钟,A灯转半圈停止,B灯转一圈停止.
(1)开始表演后t分钟,两灯灯光所在直线平行,求t.
(2)当B灯在旋转过程中某一时刻正好照向A点,A灯灯光与B灯灯光正好垂直,若此时A灯灯光照向直线b上的M点,求∠AMB的度数.
【分析】第一小问,我们应该分两种情况考虑.(1)由于B灯转速快,则相同时间,B灯旋转角度数比A灯旋转角度数大.根据我们之前的结论"如果两个角的两边分别平行,则两个角相等或互补",显然第一种情况是两个旋转角互补.(2)B灯旋转角度数超过180°,则用360°减去B灯旋转角的度数与A灯旋转角度数相等.
第二小问,根据题意,结合作图,不难发现A灯旋转角的内错角是∠ACB,因此,保证B灯旋转角的度数与A灯旋转角度数和为90°即可,下面通过GIF动图(下图2)帮助你分析整个过程!
【解答】(1)∠EAC=4t,∠DBF=5t,
①4t+5t=180,t=20,如图3,
② 4t=360-5t,t=40,如图4,
(2)5t+4t=90, t=10,∠AMB=4t=40°,如图5,
【解题秘籍】这类题目,首先要将实际问题,转换为数学问题,利用旋转可能产生情形添线构造 "三线八角"模型,继而利用平行线的性质求解问题
牛刀小试:
1.中国最长铁路隧道西康铁路秦岭一线隧道全长十八点四六千米,为目前中国铁路隧道长度之首,被称为"神州第一长隧".为了安全起见在某段隧道两旁安置了两座可旋转探照灯.如图1所示,灯A发出的光束从AC开始顺时针旋转至AD便立即回转,灯B发出的光束从BE开始顺时针旋转至BF便立即回转,两灯不停交叉照射巡视.若灯A旋转的速度是每秒3度,灯B旋转的速度是每秒2度.已知CD∥EF,且∠BAD=1/3∠BAC,设灯A旋转的时间为t(单位:秒).
(1)求∠BAD的度数;
(2)若灯B发出的光束先旋转10秒,灯A发出的光束才开始旋转,在灯B发出的光束到达BF之前,若两灯发出的光束互相平行,求灯A旋转的时间t;
(3)如图2,若两灯同时转动,在灯A发出的光束到达AD之前,若两灯发出的光束交于点M,过点M作∠AMN交BE于点N,且∠AMN=135°.请探究:∠BAM与∠BMN的数量关系是否发生变化?若不变,请求出其数量关系;若改变,请说明理由.
【解析】本题主要考查了平行线的性质以及角的和差关系的运用,解决问题的关键是运用分类思想进行求解,解题时注意:两直线平行,内错角相等;两直线平行,同旁内角互补.
(1)根据∠BAC ∠BAD=180°,∠BAC:∠BAD=3:1,即可得到∠BAD的度数为45°;
(2)设A灯转动t秒,两灯的光束互相平行,
①当0<t<60时,如图2,
∵CD∥EF,∴∠EBE'=∠BE'A,
∵BE'∥AC',∴∠BE'A=∠CAC',∴∠EBE'=∠CAC',∴3t=2(10 t),
解得 t=20;
②当60<t<80时,如图3,
∵CD∥EF,∴∠EBE' ∠BE'D=180°,
∵AC'∥BE',∴∠BE'D=∠C'AD,∴∠EBE' ∠C'AD=180°
∴2(10 t) (3t﹣180)=180,解得 t=68,
综上所述,当t=20秒或68秒时,两灯的光束互相平行;
(3)∠BAM与∠BMN关系不会变化.
理由:如图4,设灯A射线转动时间为t秒,
∵∠MAD=180°﹣3t,∴∠BAM=45°﹣(180°﹣3t)=3t﹣135°,
又∵∠ABM=135°﹣2t,
∴∠BMA=180°﹣∠ABM﹣∠BAM=180°﹣(135°﹣2t)﹣(3t﹣135°)=180°﹣t,而∠AMN=135°,
∴∠BMN=135°﹣∠BMA=135°﹣(180°﹣t)=t﹣45°,
∴∠BAM:∠BMN=3:1,即∠BMN=1/3∠BAM,
∴∠BAM和∠BMN关系不会变化.
【方法总结】
1、 判定直线平行的第一步是区分角的位置关系,看某一对角是不是同位角、内错角或同旁内角其中之一;利用3种方法判定平行时,请一定留心,看清所找到的一对角和需要证明的一对平行线是否相关,避免出现"张冠李戴"的情况;无论是同位角、内错角还是同旁内角,在判定平行时,为避免出错,都可以先把这一对角画出来(用不同颜色笔描出来)。
2、"逆推法",即根据结论逆推条件,如果条件正好满足,则结论也自然成立,这种方法在几何证明中非常常见,同学们一定要灵活掌握;在证明直线平行时,需要找判定条件,即角的关系。一般情况下,不会直接给出判定条件,都需要"拐几道弯",这个过程中往往会利用到平行线的性质。
3、在找角的关系(同位角、内错角、同旁内角)时,一定要结合已知条件,才能找到一对合理的角。平行线的判定和性质往往会结合着使用,不要混淆,尤其在做证明题时,依据千万不要写反了(比如明明想利用平行线的性质得到同位角相等,依据却写成"同位角相等,两直线平行)。
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