9. 某校数学兴趣小组活动,准备将一块三角形纸板(图①)分割成四块,然后拼成一张长方形纸板(无缝隙无重叠)。如图②,分别取AB,AC的中点D,E,作DG⊥BC于点G,EF⊥BC于点F,连结EG,分别作DM⊥EG于点M,FN⊥EG于点N。经测量,DM=8 cm,GM=6 cm。仔细观察图中分割与拼合方式,完成以下两个问题。
(1) 求证:△DME∽△GMD,并求出线段ME的长度。
(2) 求拼出的长方形纸板的面积。

(1) 求证:△DME∽△GMD,并求出线段ME的长度。
(2) 求拼出的长方形纸板的面积。
答案
9. (1) 由$∠ DMG=∠ DME=90°$,$∠ DGE=∠ MDE$,得$△ DME ∽ △ GMD$。
$ME=\frac{32}{3}\ \mathrm{cm}$。
(2) $\frac{800}{3}\ \mathrm{cm^2}$。
$ME=\frac{32}{3}\ \mathrm{cm}$。
(2) $\frac{800}{3}\ \mathrm{cm^2}$。
解析
【分析】
(1) 要证明△DME∽△GMD,先找两组对应角相等:首先两个三角形都有直角,∠DME=∠GMD=90°,再结合DE//BC、DG⊥BC可得∠GDE=90°,通过同角的余角相等推出∠MDE=∠MGD,即可判定相似;相似后利用对应边成比例的性质,代入已知DM、GM的长度就能求出ME。
(2) 拼合前后图形面积不变,长方形面积等于原三角形ABC的面积。先通过勾股定理算出DG的长度,再结合三角形中位线性质推导原三角形的底和高,最后用三角形面积公式计算即可。
【解析】
(1) 证明:
∵ D、E分别是AB、AC的中点,
∴ DE是△ABC的中位线,DE//BC,
又
∵ DG⊥BC,
∴ DG⊥DE,即∠GDE=90°,
∴ ∠GDM + ∠MDE=90°,
∵ DM⊥EG,
∴ ∠DMG=∠DME=90°,
在Rt△GMD中,∠MGD + ∠GDM=90°,
∴ ∠MDE=∠MGD,
∴ △DME∽△GMD(两角对应相等,两三角形相似)。
由相似三角形的性质得$\frac{ME}{MD}=\frac{MD}{GM}$,
代入DM=8 cm,GM=6 cm,得$ME=\frac{MD^2}{GM}=\frac{8^2}{6}=\frac{32}{3}\ \mathrm{cm}$。
(2) 解:
在Rt△DGM中,由勾股定理得$DG=\sqrt{GM^2+DM^2}=\sqrt{6^2+8^2}=10\ \mathrm{cm}$,
过点A作AH⊥BC于点H,
∵ D是AB中点,DG//AH,
∴ DG是△ABH的中位线,得AH=2DG=20 cm,
EG的长度为$EG=GM+ME=6+\frac{32}{3}=\frac{50}{3}\ \mathrm{cm}$,
在Rt△GDE中,由面积相等得$\frac{1}{2}DG· DE=\frac{1}{2}EG· DM$,
代入数值解得$DE=\frac{EG· DM}{DG}=\frac{\frac{50}{3}×8}{10}=\frac{40}{3}\ \mathrm{cm}$,
∵ DE是△ABC的中位线,
∴ BC=2DE=$\frac{80}{3}\ \mathrm{cm}$,
拼接前后面积不变,故长方形面积等于△ABC的面积:
$S=\frac{1}{2}× BC× AH=\frac{1}{2}×\frac{80}{3}×20=\frac{800}{3}\ \mathrm{cm^2}$。
【答案】
(1) 证明见解析,$ME=\frac{32}{3}\ \mathrm{cm}$;
(2) $\frac{800}{3}\ \mathrm{cm^2}$
【知识点】
相似三角形的判定与性质,三角形中位线定理,勾股定理
【点评】
本题结合图形剪拼考查几何综合计算,核心是抓住剪拼前后面积不变的特点,灵活运用相似三角形和中位线的性质求解线段长度,很好地考查了数形结合思想和转化能力。
【难度系数】
0.65
(1) 要证明△DME∽△GMD,先找两组对应角相等:首先两个三角形都有直角,∠DME=∠GMD=90°,再结合DE//BC、DG⊥BC可得∠GDE=90°,通过同角的余角相等推出∠MDE=∠MGD,即可判定相似;相似后利用对应边成比例的性质,代入已知DM、GM的长度就能求出ME。
(2) 拼合前后图形面积不变,长方形面积等于原三角形ABC的面积。先通过勾股定理算出DG的长度,再结合三角形中位线性质推导原三角形的底和高,最后用三角形面积公式计算即可。
【解析】
(1) 证明:
∵ D、E分别是AB、AC的中点,
∴ DE是△ABC的中位线,DE//BC,
又
∵ DG⊥BC,
∴ DG⊥DE,即∠GDE=90°,
∴ ∠GDM + ∠MDE=90°,
∵ DM⊥EG,
∴ ∠DMG=∠DME=90°,
在Rt△GMD中,∠MGD + ∠GDM=90°,
∴ ∠MDE=∠MGD,
∴ △DME∽△GMD(两角对应相等,两三角形相似)。
由相似三角形的性质得$\frac{ME}{MD}=\frac{MD}{GM}$,
代入DM=8 cm,GM=6 cm,得$ME=\frac{MD^2}{GM}=\frac{8^2}{6}=\frac{32}{3}\ \mathrm{cm}$。
(2) 解:
在Rt△DGM中,由勾股定理得$DG=\sqrt{GM^2+DM^2}=\sqrt{6^2+8^2}=10\ \mathrm{cm}$,
过点A作AH⊥BC于点H,
∵ D是AB中点,DG//AH,
∴ DG是△ABH的中位线,得AH=2DG=20 cm,
EG的长度为$EG=GM+ME=6+\frac{32}{3}=\frac{50}{3}\ \mathrm{cm}$,
在Rt△GDE中,由面积相等得$\frac{1}{2}DG· DE=\frac{1}{2}EG· DM$,
代入数值解得$DE=\frac{EG· DM}{DG}=\frac{\frac{50}{3}×8}{10}=\frac{40}{3}\ \mathrm{cm}$,
∵ DE是△ABC的中位线,
∴ BC=2DE=$\frac{80}{3}\ \mathrm{cm}$,
拼接前后面积不变,故长方形面积等于△ABC的面积:
$S=\frac{1}{2}× BC× AH=\frac{1}{2}×\frac{80}{3}×20=\frac{800}{3}\ \mathrm{cm^2}$。
【答案】
(1) 证明见解析,$ME=\frac{32}{3}\ \mathrm{cm}$;
(2) $\frac{800}{3}\ \mathrm{cm^2}$
【知识点】
相似三角形的判定与性质,三角形中位线定理,勾股定理
【点评】
本题结合图形剪拼考查几何综合计算,核心是抓住剪拼前后面积不变的特点,灵活运用相似三角形和中位线的性质求解线段长度,很好地考查了数形结合思想和转化能力。
【难度系数】
0.65
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