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因折叠型试题对考生的能力(动手能力、想象能力、综合运用知识的能力等)要求较高,故近几年全国各地的中考题中,形式新颖、结构独特、解法灵活的折叠题倍受命题者青睐.翻阅近几年的中考试卷,不难发现此类试题的新趋势.
变化一:由一次、二次折叠向多次折叠变化
例1 如图1所示,取一张矩形的纸进行折叠,具体操作如下:第一步,先把矩形ABCD对折,折痕为MN,如图1(1);第二步,再把B点叠在折痕线MN上,折痕为AE,点B在MN上的对应点为B′,得Rt△AB′E,如图1(2);第三步,沿EB′线折叠得折痕EF,如图1(3),利用展开图1(4)探究:(1)△AEF是什么三角形?证明你的结论.(2)对于任意一矩形,按照上述方法是否都能折出这种三角形?请说明理由.
解 (1) △AEF是等边三角形.理由是:由平行线等分线段定理,可知PE=PA,故B′P是Rt△AB′E斜边上的中线.故PA=PB′,∠1=∠3,因PN//AD,故∠2=∠3,而2∠1+∠2=90°,故∠1=∠2=30°.在Rt△AB′E中,∠1+∠AEF=90°,故∠AEF=60°,∠EAF=∠1+∠2=60°.故△AEF为等边三角形.
(2) 不一定.由上述推证可知,当矩形的长恰好等于等边三角形AEF的边AF时,即矩形的宽与长之比为AB∶AF=sin60°=:2时,正好能折出,如果设矩形的长为a,宽为b,可知当b≤a时,按此法一定能折出等边三角形;当a 经验积累:图形折叠问题,其实质是轴对称问题,折叠重合部分必全等,折痕所在直线就是这两个全等形的对称轴,互相重合的两点(对称点)连线必被折痕垂直平分.要充分运用以上结论,作辅助线构造直角三角形,结合相似形、锐角三角函数定义等知识来解决折叠问题.同时,解这类题目,通常可以借助现成材料,通过动手操作,然后观察思考,得出答案.但由于考场环境和条件的限制,应根据上述知识,动手画出折后的图形.
变化二:由四边形折叠向五边形、六边形折叠变化
例2 将五边形ABCDE按如图方式折叠,折痕为AF,点E、D分别落在E′、D′,已知∠AFC=76°,则∠CFD′等于( )
解析 图中的四边形AEDF与四边形AE′D′F是全等形,故有∠AFD=∠AFD′因为∠AFC+∠AFD=180°,若设∠CFD′=x°,则∠AFD=∠AFD′=76°+x°故可列方程求x.设∠CFD′=x°,由题意得,76+(76+x)=180,解之,得x=28,所以∠CFD′=28°,应选B.
经验积累:一般情况下,一次折叠题无须动手折叠,但要抓住折叠的本质特征——折叠前后的两个图形关于折痕成轴对称(或折叠前后的两个图形全等),此外,挖掘隐含条件∠CFD是平角,是解决此例的关键.
变化三:由简单题向综合题的变化
例3 已知矩形纸片ABCD,AB=2,AD=1,将纸片折叠,使顶点A与边CD上的点E重合.
(1) (如图3)如果折痕FG分别与AD、AB交于点F、G,AF=,求DE的长.
(2) (如图4)如果折痕FG分别与CD、AB交于点F、G,△AED的外接圆与直线BC相切,求折痕FG的长.
解析 (1) 观察图3,由轴对称的性质,知EF=AF=,可求DF=.在Rt△EDF中,用勾股定理求DE.在矩形ABCD中,AB=2,AD=1,AF=,∠D=90°,根据轴对称的性质,得EF=AF=,∴ DF=AD-AF=,Rt△EDF中,DE==
(2) 如图5,设AE、FG相交于点O,由轴对称的性质、矩形的性质可得许多边和角的关系,而解题的突破口在于如何利用条件“△AED的外接圆与直线BC相切”?按常规思路,过圆心O作BC的垂线,N为垂足(或过O作MN//AB)可得ON=AE,增加了这一条件后,再设DE=x,用方程沟通各已知和未知的边长,从而使问题获解.设AE与FG的交点为O,根据轴对称的性质,得AO=EO,取AD的中点M,连接MO,则MO=DE,MO//DC,设DE=x,则MO=x,在矩形ABCD中,∠C=∠D=90°∴ AE为△AED的外接圆的直径,O为圆心.延长MO交BC于点N,则ON//CD,∴∠CNM=180°-∠C=90°,∴ ON⊥BC,四边形MNCD是矩形,∴ MN=CD=AB=2,∴ ON=MN-MO=2-x,∵△AED是外接圆与BC相切,∴ ON是△AED的外接圆的半径,∴ OE=ON=2-x,AE=2ON=4-x,在Rt△AED中,AD2+DE2=AE2,∴ 12+x2=(4-x)2,解这个方程得x=,∴ DE=,OE=2-x=,根据轴对称的性质,得AE⊥FC,∴ ∠FOE=∠D=90°,又∵ ∠FEO=∠AED,∴ △FEO∽△AED,∴ =,∴ OF=•AD,可得FO=,又AB//CD,∴ ∠EFO=∠AGO,∠FEO=∠GAO,∴ △FEO≌△GAD,∴ FO=GO,∴ FG=2FO=,∴ 折痕FG的长是
经验积累:作为压轴题,因涉及的知识点多,能力要求高而使考生颇感疑难,解题的关键是实施三次转化:转化1:折叠→图形全等;转化2:⊙O与BC相切→ON=AE;转化3:几何图形中的计算→代数方程.
变化四:由折叠后求解向折叠后规律探索
例4 将一张长方形的纸对折,如图6所示,可得到一条折痕(图中虚线),继续对折,对折时每次折痕与上次的折痕保持平行,连续对折三次后,可以得到7条折痕,那么对折四次可以得到____条折痕,如果对折n次,可以得到____条折痕.
解析 本题是通过折叠次数的变化来研究折痕变化的规律题型,第一次对折有一条折痕,第一次对折后纸有两层,第二次对折已有的两层各有一条折痕,再加上原有的一条折痕共有1+2=3=22-1条折痕,两次对折后纸共有4层,第三次对折后在3条折痕的基础上又增加了4条折痕,则此时共有1+2+4=7=23-1条折痕,由此可知第四次对折后共有24-1=15条折痕,第n次对折共有(2n-1)条折痕.
经验积累:本题利用由特殊到一般的方法,寻求对折后折痕的条数的变化规律,要从对折的结果去分析对折过程中纸的层数的变化,再从纸的层数的变化去总结折痕的变化规律.
图形的折叠问题是图形变换的一种,主要是考查学生的自主探索能力与空间想象能力以及判断推理能力.解决折叠问题,首先要对图形折叠有一准确定位,把握折叠的实质;其次还要分清折叠前后哪些元素没变,哪些元素变化了;同时还要把握折叠的变化规律,运用所学知识合理、有序、全面的解决问题.
变化一:由一次、二次折叠向多次折叠变化
例1 如图1所示,取一张矩形的纸进行折叠,具体操作如下:第一步,先把矩形ABCD对折,折痕为MN,如图1(1);第二步,再把B点叠在折痕线MN上,折痕为AE,点B在MN上的对应点为B′,得Rt△AB′E,如图1(2);第三步,沿EB′线折叠得折痕EF,如图1(3),利用展开图1(4)探究:(1)△AEF是什么三角形?证明你的结论.(2)对于任意一矩形,按照上述方法是否都能折出这种三角形?请说明理由.
解 (1) △AEF是等边三角形.理由是:由平行线等分线段定理,可知PE=PA,故B′P是Rt△AB′E斜边上的中线.故PA=PB′,∠1=∠3,因PN//AD,故∠2=∠3,而2∠1+∠2=90°,故∠1=∠2=30°.在Rt△AB′E中,∠1+∠AEF=90°,故∠AEF=60°,∠EAF=∠1+∠2=60°.故△AEF为等边三角形.
(2) 不一定.由上述推证可知,当矩形的长恰好等于等边三角形AEF的边AF时,即矩形的宽与长之比为AB∶AF=sin60°=:2时,正好能折出,如果设矩形的长为a,宽为b,可知当b≤a时,按此法一定能折出等边三角形;当a 经验积累:图形折叠问题,其实质是轴对称问题,折叠重合部分必全等,折痕所在直线就是这两个全等形的对称轴,互相重合的两点(对称点)连线必被折痕垂直平分.要充分运用以上结论,作辅助线构造直角三角形,结合相似形、锐角三角函数定义等知识来解决折叠问题.同时,解这类题目,通常可以借助现成材料,通过动手操作,然后观察思考,得出答案.但由于考场环境和条件的限制,应根据上述知识,动手画出折后的图形.
变化二:由四边形折叠向五边形、六边形折叠变化
例2 将五边形ABCDE按如图方式折叠,折痕为AF,点E、D分别落在E′、D′,已知∠AFC=76°,则∠CFD′等于( )
解析 图中的四边形AEDF与四边形AE′D′F是全等形,故有∠AFD=∠AFD′因为∠AFC+∠AFD=180°,若设∠CFD′=x°,则∠AFD=∠AFD′=76°+x°故可列方程求x.设∠CFD′=x°,由题意得,76+(76+x)=180,解之,得x=28,所以∠CFD′=28°,应选B.
经验积累:一般情况下,一次折叠题无须动手折叠,但要抓住折叠的本质特征——折叠前后的两个图形关于折痕成轴对称(或折叠前后的两个图形全等),此外,挖掘隐含条件∠CFD是平角,是解决此例的关键.
变化三:由简单题向综合题的变化
例3 已知矩形纸片ABCD,AB=2,AD=1,将纸片折叠,使顶点A与边CD上的点E重合.
(1) (如图3)如果折痕FG分别与AD、AB交于点F、G,AF=,求DE的长.
(2) (如图4)如果折痕FG分别与CD、AB交于点F、G,△AED的外接圆与直线BC相切,求折痕FG的长.
解析 (1) 观察图3,由轴对称的性质,知EF=AF=,可求DF=.在Rt△EDF中,用勾股定理求DE.在矩形ABCD中,AB=2,AD=1,AF=,∠D=90°,根据轴对称的性质,得EF=AF=,∴ DF=AD-AF=,Rt△EDF中,DE==
(2) 如图5,设AE、FG相交于点O,由轴对称的性质、矩形的性质可得许多边和角的关系,而解题的突破口在于如何利用条件“△AED的外接圆与直线BC相切”?按常规思路,过圆心O作BC的垂线,N为垂足(或过O作MN//AB)可得ON=AE,增加了这一条件后,再设DE=x,用方程沟通各已知和未知的边长,从而使问题获解.设AE与FG的交点为O,根据轴对称的性质,得AO=EO,取AD的中点M,连接MO,则MO=DE,MO//DC,设DE=x,则MO=x,在矩形ABCD中,∠C=∠D=90°∴ AE为△AED的外接圆的直径,O为圆心.延长MO交BC于点N,则ON//CD,∴∠CNM=180°-∠C=90°,∴ ON⊥BC,四边形MNCD是矩形,∴ MN=CD=AB=2,∴ ON=MN-MO=2-x,∵△AED是外接圆与BC相切,∴ ON是△AED的外接圆的半径,∴ OE=ON=2-x,AE=2ON=4-x,在Rt△AED中,AD2+DE2=AE2,∴ 12+x2=(4-x)2,解这个方程得x=,∴ DE=,OE=2-x=,根据轴对称的性质,得AE⊥FC,∴ ∠FOE=∠D=90°,又∵ ∠FEO=∠AED,∴ △FEO∽△AED,∴ =,∴ OF=•AD,可得FO=,又AB//CD,∴ ∠EFO=∠AGO,∠FEO=∠GAO,∴ △FEO≌△GAD,∴ FO=GO,∴ FG=2FO=,∴ 折痕FG的长是
经验积累:作为压轴题,因涉及的知识点多,能力要求高而使考生颇感疑难,解题的关键是实施三次转化:转化1:折叠→图形全等;转化2:⊙O与BC相切→ON=AE;转化3:几何图形中的计算→代数方程.
变化四:由折叠后求解向折叠后规律探索
例4 将一张长方形的纸对折,如图6所示,可得到一条折痕(图中虚线),继续对折,对折时每次折痕与上次的折痕保持平行,连续对折三次后,可以得到7条折痕,那么对折四次可以得到____条折痕,如果对折n次,可以得到____条折痕.
解析 本题是通过折叠次数的变化来研究折痕变化的规律题型,第一次对折有一条折痕,第一次对折后纸有两层,第二次对折已有的两层各有一条折痕,再加上原有的一条折痕共有1+2=3=22-1条折痕,两次对折后纸共有4层,第三次对折后在3条折痕的基础上又增加了4条折痕,则此时共有1+2+4=7=23-1条折痕,由此可知第四次对折后共有24-1=15条折痕,第n次对折共有(2n-1)条折痕.
经验积累:本题利用由特殊到一般的方法,寻求对折后折痕的条数的变化规律,要从对折的结果去分析对折过程中纸的层数的变化,再从纸的层数的变化去总结折痕的变化规律.
图形的折叠问题是图形变换的一种,主要是考查学生的自主探索能力与空间想象能力以及判断推理能力.解决折叠问题,首先要对图形折叠有一准确定位,把握折叠的实质;其次还要分清折叠前后哪些元素没变,哪些元素变化了;同时还要把握折叠的变化规律,运用所学知识合理、有序、全面的解决问题.