12. 若三边均不相等的三角形三边 $a,b,c$ 满足 $a-b>b-c$($a$ 为最长边,$c$ 为最短边),则称它为“不均衡三角形”.例如,一个三角形的三边长分别为7,5,4,因为 $7-5>5-4$,所以这个三角形为不均衡三角形.
(1)以下3组长度的小木棍能组成不均衡三角形的为
①4 cm,2 cm,1 cm;
②18 cm,13 cm,9 cm;
③9 cm,8 cm,6 cm.
(2)已知某不均衡三角形的三边长分别为 $2x+2,16,2x-6$($x$ 为整数),求 $x$ 的值.
(1)以下3组长度的小木棍能组成不均衡三角形的为
②
.(填序号)①4 cm,2 cm,1 cm;
②18 cm,13 cm,9 cm;
③9 cm,8 cm,6 cm.
(2)已知某不均衡三角形的三边长分别为 $2x+2,16,2x-6$($x$ 为整数),求 $x$ 的值.
答案
12.解:(1)②
(2)①当$16>2x+2$,即$x<7$时,$16-(2x+2)>2x+2-(2x-6)$,解得$x<3$.由$2x-6>0$,得$x>3$,两者矛盾,舍去.②当$2x+2>16>2x-6$,即$7<x<11$时,$2x+2-16>16-(2x-6)$,解得$x>9$,$\therefore 9<x<11$,$x$为整数,$\therefore$当$x=10$时,22,16,14可构成三角形,满足条件.③当$2x-6>16$,即$x>11$时,$2x+2-(2x-6)>2x-6-16$,解得$x<15$,$\therefore 11<x<15$,$x$为整数,$\therefore$当$x=12$或$x=13$或$x=14$时,都可以构成三角形,满足条件.综上所述,$x$的值为10或12或13或14.
(2)①当$16>2x+2$,即$x<7$时,$16-(2x+2)>2x+2-(2x-6)$,解得$x<3$.由$2x-6>0$,得$x>3$,两者矛盾,舍去.②当$2x+2>16>2x-6$,即$7<x<11$时,$2x+2-16>16-(2x-6)$,解得$x>9$,$\therefore 9<x<11$,$x$为整数,$\therefore$当$x=10$时,22,16,14可构成三角形,满足条件.③当$2x-6>16$,即$x>11$时,$2x+2-(2x-6)>2x-6-16$,解得$x<15$,$\therefore 11<x<15$,$x$为整数,$\therefore$当$x=12$或$x=13$或$x=14$时,都可以构成三角形,满足条件.综上所述,$x$的值为10或12或13或14.
解析
【分析】
(1) 第一问解题分两步:第一步先验证各组长度是否满足三角形三边关系(两边之和大于第三边),排除不能构成三角形的组;第二步对能构成三角形的组,按“不均衡三角形”定义,计算最长边减中间边的差、中间边减最短边的差,比较两个差的大小即可判断。
(2) 第二问需同时满足两个条件:①三边可构成三角形(边长为正、两边之和大于第三边、三边互不相等);②满足“最长边-中间边>中间边-最短边”的定义。由于未明确三个边长的大小关系,需分三种情况讨论最长边的归属,分别列不等式组求解,再结合x为整数的条件筛选符合要求的解。
【解析】
(1) 逐一分析三组:
① 4cm,2cm,1cm:
∵1+2=3<4,不能构成三角形,排除;
② 18cm,13cm,9cm:
∵9+13=22>18,可构成三角形,最长边为18,中间边为13,最短边为9,计算得$18-13=5$,$13-9=4$,$5>4$,满足不均衡三角形定义,符合要求;
③ 9cm,8cm,6cm:
∵6+8=14>9,可构成三角形,最长边为9,中间边为8,最短边为6,计算得$9-8=1$,$8-6=2$,$1<2$,不满足定义,排除。
故第一问填$\boldsymbol{②}$。
(2) 分三种情况讨论:
① 当16为最长边,即$16>2x+2$,解得$x<7$时,根据定义列不等式:
$16-(2x+2) > (2x+2)-(2x-6)$
化简得$14-2x>8$,解得$x<3$;
又边长为正,$2x-6>0$,解得$x>3$,两者矛盾,此情况舍去。
② 当$2x+2$为最长边,16为中间边,即$\begin{cases}2x+2>16 \\16>2x-6 \end{cases}$,解得$7<x<11$,根据定义列不等式:
$(2x+2)-16 > 16-(2x-6)$
化简得$2x-14>22-2x$,解得$x>9$;
结合$7<x<11$得$9<x<11$,x为整数,故$x=10$,验证三边22、16、14可构成三角形,符合要求。
③ 当$2x+2$为最长边,$2x-6$为中间边,16为最短边,即$2x-6>16$,解得$x>11$,根据定义列不等式:
$(2x+2)-(2x-6) > (2x-6)-16$
化简得$8>2x-22$,解得$x<15$;
结合$x>11$得$11<x<15$,x为整数,故$x=12、13、14$,分别验证三组边长均可构成三角形,符合要求。
综上,x的取值为10、12、13、14。
【答案】
(1) $\boldsymbol{②}$;(2) $\boldsymbol{x=10}$或$\boldsymbol{12}$或$\boldsymbol{13}$或$\boldsymbol{14}$
【知识点】
三角形三边关系,一元一次不等式组应用,新定义理解
【点评】
本题结合新定义考查三角形性质与不等式的综合应用,解题时需注意新定义的前提是三边可构成三角形,分类讨论时要根据边长大小关系做到不重不漏,最终需对求出的解进行合理性验证。
【难度系数】
0.6
(1) 第一问解题分两步:第一步先验证各组长度是否满足三角形三边关系(两边之和大于第三边),排除不能构成三角形的组;第二步对能构成三角形的组,按“不均衡三角形”定义,计算最长边减中间边的差、中间边减最短边的差,比较两个差的大小即可判断。
(2) 第二问需同时满足两个条件:①三边可构成三角形(边长为正、两边之和大于第三边、三边互不相等);②满足“最长边-中间边>中间边-最短边”的定义。由于未明确三个边长的大小关系,需分三种情况讨论最长边的归属,分别列不等式组求解,再结合x为整数的条件筛选符合要求的解。
【解析】
(1) 逐一分析三组:
① 4cm,2cm,1cm:
∵1+2=3<4,不能构成三角形,排除;
② 18cm,13cm,9cm:
∵9+13=22>18,可构成三角形,最长边为18,中间边为13,最短边为9,计算得$18-13=5$,$13-9=4$,$5>4$,满足不均衡三角形定义,符合要求;
③ 9cm,8cm,6cm:
∵6+8=14>9,可构成三角形,最长边为9,中间边为8,最短边为6,计算得$9-8=1$,$8-6=2$,$1<2$,不满足定义,排除。
故第一问填$\boldsymbol{②}$。
(2) 分三种情况讨论:
① 当16为最长边,即$16>2x+2$,解得$x<7$时,根据定义列不等式:
$16-(2x+2) > (2x+2)-(2x-6)$
化简得$14-2x>8$,解得$x<3$;
又边长为正,$2x-6>0$,解得$x>3$,两者矛盾,此情况舍去。
② 当$2x+2$为最长边,16为中间边,即$\begin{cases}2x+2>16 \\16>2x-6 \end{cases}$,解得$7<x<11$,根据定义列不等式:
$(2x+2)-16 > 16-(2x-6)$
化简得$2x-14>22-2x$,解得$x>9$;
结合$7<x<11$得$9<x<11$,x为整数,故$x=10$,验证三边22、16、14可构成三角形,符合要求。
③ 当$2x+2$为最长边,$2x-6$为中间边,16为最短边,即$2x-6>16$,解得$x>11$,根据定义列不等式:
$(2x+2)-(2x-6) > (2x-6)-16$
化简得$8>2x-22$,解得$x<15$;
结合$x>11$得$11<x<15$,x为整数,故$x=12、13、14$,分别验证三组边长均可构成三角形,符合要求。
综上,x的取值为10、12、13、14。
【答案】
(1) $\boldsymbol{②}$;(2) $\boldsymbol{x=10}$或$\boldsymbol{12}$或$\boldsymbol{13}$或$\boldsymbol{14}$
【知识点】
三角形三边关系,一元一次不等式组应用,新定义理解
【点评】
本题结合新定义考查三角形性质与不等式的综合应用,解题时需注意新定义的前提是三边可构成三角形,分类讨论时要根据边长大小关系做到不重不漏,最终需对求出的解进行合理性验证。
【难度系数】
0.6
13. [新课标·探究题]在$△ ABC$中,$∠ C>∠ B$,$AE$平分$∠ BAC$,$F$为射线$AE$上一点(不与点$E$重合),且$FD⊥ BC$于点$D$.
(1)如果点$F$与点$A$重合,且$∠ C=50°$,$∠ B=30°$,如图1,那么$∠ EFD$的度数为________.
(2)若点$F$在线段$AE$上(不与点$A$重合),如图2,求证:$∠ EFD=\dfrac{1}{2}(∠ C-∠ B)$.
(3)若点$F$在$△ ABC$外部,如图3,此时$∠ EFD$与$∠ C-∠ B$的数量关系是否发生变化?请说明理由.

(1)如果点$F$与点$A$重合,且$∠ C=50°$,$∠ B=30°$,如图1,那么$∠ EFD$的度数为________.
(2)若点$F$在线段$AE$上(不与点$A$重合),如图2,求证:$∠ EFD=\dfrac{1}{2}(∠ C-∠ B)$.
(3)若点$F$在$△ ABC$外部,如图3,此时$∠ EFD$与$∠ C-∠ B$的数量关系是否发生变化?请说明理由.
答案
13.解:(1)$10°$
(2)证明:$\because ∠BAC=180°-(∠C+∠B)$,$AE$平分$∠BAC$,$\therefore ∠BAE=90°-\dfrac{1}{2}(∠C+∠B)$,$\therefore ∠AEC=∠B+∠BAE=∠B+90°-\dfrac{1}{2}(∠C+∠B)=90°+\dfrac{1}{2}(∠B-∠C)$,$\therefore ∠EFD=90°-∠AEC=\dfrac{1}{2}(∠C-∠B)$.
(3)此时$∠EFD$与$∠C-∠B$的数量关系没有发生变化.理由略.
(2)证明:$\because ∠BAC=180°-(∠C+∠B)$,$AE$平分$∠BAC$,$\therefore ∠BAE=90°-\dfrac{1}{2}(∠C+∠B)$,$\therefore ∠AEC=∠B+∠BAE=∠B+90°-\dfrac{1}{2}(∠C+∠B)=90°+\dfrac{1}{2}(∠B-∠C)$,$\therefore ∠EFD=90°-∠AEC=\dfrac{1}{2}(∠C-∠B)$.
(3)此时$∠EFD$与$∠C-∠B$的数量关系没有发生变化.理由略.
解析
【分析】
(1) 第一问求∠EFD的度数,此时F与A重合,即求∠EAD的度数。先利用三角形内角和算出∠BAC,再根据角平分线定义求出∠CAE,结合AD⊥BC算出∠CAD,两者作差即可得到结果。
(2) 第二问要证明∠EFD=½(∠C-∠B),先由三角形内角和表示出∠BAC,利用角平分线得到∠BAE的表达式,再通过三角形外角的性质得到∠AEC与∠B、∠BAE的关系,最后结合FD⊥BC、直角三角形两锐角互余的性质,代入化简即可完成证明。
(3) 第三问判断数量关系是否变化,可利用对顶角相等将∠DEF转化为∠AEC,沿用第二问的推导思路,即可得出∠EFD的表达式,判断数量关系是否改变。
【解析】
(1) 在△ABC中,$∠ BAC=180°-∠ B-∠ C=180°-30°-50°=100°$,
∵AE平分$∠ BAC$,
∴$∠ CAE=\frac{1}{2}∠ BAC=50°$,
∵$AD⊥ BC$,
∴$∠ ADC=90°$,$∠ CAD=90°-∠ C=90°-50°=40°$,
∴$∠ EFD=∠ CAE-∠ CAD=50°-40°=10°$。
(2) 证明:
∵在△ABC中,$∠ BAC=180°-(∠ B+∠ C)$,AE平分$∠ BAC$,
∴$∠ BAE=\frac{1}{2}∠ BAC=90°-\frac{1}{2}(∠ B+∠ C)$,
∵$∠ AEC$是△ABE的外角,
∴$∠ AEC=∠ B+∠ BAE=∠ B+90°-\frac{1}{2}(∠ B+∠ C)=90°+\frac{1}{2}(∠ B-∠ C)$,
∵$FD⊥ BC$,
∴$∠ FDE=90°$,在$Rt△ EFD$中,
$∠ EFD=90°-∠ AEC=90°-[90°+\frac{1}{2}(∠ B-∠ C)]=\frac{1}{2}(∠ C-∠ B)$,得证。
(3) 解:$∠ EFD$与$∠ C-∠ B$的数量关系没有发生变化,仍为$∠ EFD=\frac{1}{2}(∠ C-∠ B)$。
理由:
∵$∠ AEC$与$∠ DEF$是对顶角,
∴$∠ DEF=∠ AEC$,由(2)可知$∠ AEC=90°+\frac{1}{2}(∠ B-∠ C)$,
∵$FD⊥ BC$,
∴$∠ FDE=90°$,
∴$∠ EFD=90°-∠ DEF=90°-∠ AEC=\frac{1}{2}(∠ C-∠ B)$,故数量关系不变。
【答案】
(1) $10°$
(2) 证明成立,$∠ EFD=\dfrac{1}{2}(∠ C-∠ B)$
(3) 数量关系没有变化,仍有$∠ EFD=\dfrac{1}{2}(∠ C-∠ B)$
【知识点】
三角形内角和定理,角平分线的定义,三角形外角的性质
【点评】
本题是三角形角度关系的探究类题目,从特殊情形到一般情形逐步设问,需要灵活运用三角形相关的角度性质进行推导,能够有效锻炼逻辑推理和归纳总结的能力。
【难度系数】
0.65
(1) 第一问求∠EFD的度数,此时F与A重合,即求∠EAD的度数。先利用三角形内角和算出∠BAC,再根据角平分线定义求出∠CAE,结合AD⊥BC算出∠CAD,两者作差即可得到结果。
(2) 第二问要证明∠EFD=½(∠C-∠B),先由三角形内角和表示出∠BAC,利用角平分线得到∠BAE的表达式,再通过三角形外角的性质得到∠AEC与∠B、∠BAE的关系,最后结合FD⊥BC、直角三角形两锐角互余的性质,代入化简即可完成证明。
(3) 第三问判断数量关系是否变化,可利用对顶角相等将∠DEF转化为∠AEC,沿用第二问的推导思路,即可得出∠EFD的表达式,判断数量关系是否改变。
【解析】
(1) 在△ABC中,$∠ BAC=180°-∠ B-∠ C=180°-30°-50°=100°$,
∵AE平分$∠ BAC$,
∴$∠ CAE=\frac{1}{2}∠ BAC=50°$,
∵$AD⊥ BC$,
∴$∠ ADC=90°$,$∠ CAD=90°-∠ C=90°-50°=40°$,
∴$∠ EFD=∠ CAE-∠ CAD=50°-40°=10°$。
(2) 证明:
∵在△ABC中,$∠ BAC=180°-(∠ B+∠ C)$,AE平分$∠ BAC$,
∴$∠ BAE=\frac{1}{2}∠ BAC=90°-\frac{1}{2}(∠ B+∠ C)$,
∵$∠ AEC$是△ABE的外角,
∴$∠ AEC=∠ B+∠ BAE=∠ B+90°-\frac{1}{2}(∠ B+∠ C)=90°+\frac{1}{2}(∠ B-∠ C)$,
∵$FD⊥ BC$,
∴$∠ FDE=90°$,在$Rt△ EFD$中,
$∠ EFD=90°-∠ AEC=90°-[90°+\frac{1}{2}(∠ B-∠ C)]=\frac{1}{2}(∠ C-∠ B)$,得证。
(3) 解:$∠ EFD$与$∠ C-∠ B$的数量关系没有发生变化,仍为$∠ EFD=\frac{1}{2}(∠ C-∠ B)$。
理由:
∵$∠ AEC$与$∠ DEF$是对顶角,
∴$∠ DEF=∠ AEC$,由(2)可知$∠ AEC=90°+\frac{1}{2}(∠ B-∠ C)$,
∵$FD⊥ BC$,
∴$∠ FDE=90°$,
∴$∠ EFD=90°-∠ DEF=90°-∠ AEC=\frac{1}{2}(∠ C-∠ B)$,故数量关系不变。
【答案】
(1) $10°$
(2) 证明成立,$∠ EFD=\dfrac{1}{2}(∠ C-∠ B)$
(3) 数量关系没有变化,仍有$∠ EFD=\dfrac{1}{2}(∠ C-∠ B)$
【知识点】
三角形内角和定理,角平分线的定义,三角形外角的性质
【点评】
本题是三角形角度关系的探究类题目,从特殊情形到一般情形逐步设问,需要灵活运用三角形相关的角度性质进行推导,能够有效锻炼逻辑推理和归纳总结的能力。
【难度系数】
0.65
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