1. 根据以下素材,探索完成任务.
探究平行线在一副三角尺中的运用
素材背景:亲爱的同学们,新课标要求我们通过数学学习,逐步会用数学的眼光观察现实世界. 一副三角尺为我们观察世界提供了一个小小的窗口,学完平行线的性质,可探究三角尺摆放位置不同所涉及的数学问题.
素材:如图1是一副三角尺,$∠ C=∠ F=90°$,$∠ A=∠ B=45°$,$∠ D=30°$,$∠ E=60°$.
问题解决
任务1:将两个三角尺如图2摆放,使点A与点F重合,点E在AC上,AB与DE相交于点G,则$∠ BGD=$
任务2:如图3,将三角尺ABC的直角顶点放在直线MN上,使$AB// MN$,三角尺DEF的顶点E在直线MN上,DF与AB相交于点P,则$∠ DEM$与$∠ DPB$有怎样的数量关系?请说明理由.
任务3:将三角尺DEF固定不动,改变三角尺ABC的摆放位置,但始终保持两个三角尺的顶点C,F重合,当点A在直线EC的下方时,请直接写出这两个三角尺一组边互相平行时,$∠ ACE$角度所有可能的值.(如图4提供了其中一种情况)
任务图:
探究平行线在一副三角尺中的运用
素材背景:亲爱的同学们,新课标要求我们通过数学学习,逐步会用数学的眼光观察现实世界. 一副三角尺为我们观察世界提供了一个小小的窗口,学完平行线的性质,可探究三角尺摆放位置不同所涉及的数学问题.
素材:如图1是一副三角尺,$∠ C=∠ F=90°$,$∠ A=∠ B=45°$,$∠ D=30°$,$∠ E=60°$.
问题解决
任务1:将两个三角尺如图2摆放,使点A与点F重合,点E在AC上,AB与DE相交于点G,则$∠ BGD=$
75°
.(提示:过点G作$GH// DF$)任务2:如图3,将三角尺ABC的直角顶点放在直线MN上,使$AB// MN$,三角尺DEF的顶点E在直线MN上,DF与AB相交于点P,则$∠ DEM$与$∠ DPB$有怎样的数量关系?请说明理由.
任务3:将三角尺DEF固定不动,改变三角尺ABC的摆放位置,但始终保持两个三角尺的顶点C,F重合,当点A在直线EC的下方时,请直接写出这两个三角尺一组边互相平行时,$∠ ACE$角度所有可能的值.(如图4提供了其中一种情况)
任务图:
答案
任务1:$75°$
任务2:$∠ DEM - ∠ DPB = 30°$. 理由:过点 D 作 $DH // MN$,如答图7
任务3:$∠ ACE$ 角度所有可能的值是 $135°$或 $150°$或 $60°$或 $45°$或 $15°$. 理由如下:①当 $AB// EC$ 时,如答图8
解析
【分析】
任务1:要求∠BGD的度数,根据提示过点G作$GH// DF$,结合三角尺特征可知$DF⊥ AC$,因此$GH$同时平行于$DF$和$AC$,利用平行线内错角相等的性质,可将∠BGD拆分为两个已知角度的和,计算即可得结果。
任务2:要探究∠DEM和∠DPB的数量关系,通过作辅助线$DH// MN$,结合$AB// MN$可得$DH// AB$,利用平行线内错角相等的性质,将两个角分别转化为$∠HDE$和$∠HDP$,结合$∠EDF=30°$即可推出两角的数量关系。
任务3:需分类讨论两个三角尺边平行的所有符合条件的情况,共5种:$AB// EC$、$BC// DE$、$AC// DE$、$AB// CD$、$AB// DE$,针对每种情况结合平行线性质和三角尺固定角度,通过角度和差计算即可求出对应$∠ACE$的度数。
【解析】
任务1
过点G作$GH// DF$,
$\because ∠DFE=∠ACB=90°$,点E在AC上,$\therefore DF⊥ AC$,可得$GH// AC$,
$\therefore ∠DGH=∠D=30°$,$∠BGH=∠BAC=45°$,
$\therefore ∠BGD=30°+45°=75°$。
任务2
$∠ DEM - ∠ DPB = 30°$,理由如下:
过点 D 作 $DH // MN$,如答图7
,
$\therefore ∠ HDE = ∠ DEM$(两直线平行,内错角相等)。
$\because AB // MN$,$\therefore AB // DH$(平行于同一直线的两直线互相平行),
$\therefore ∠ HDP = ∠ DPB$(两直线平行,内错角相等)。
又 $\because ∠ HDE - ∠ HDP = ∠EDF=30°$,
$\therefore ∠ DEM - ∠ DPB = 30°$。
任务3
分5种情况讨论:
①当 $AB// EC$ 时,如答图8
所示,$∠ ECB = ∠ B = 45°$,$\therefore ∠ ACE = 90°+45°=135°$。
②当 $BC// DE$ 时,如答图9
所示,$∠ ECB = ∠ E = 60°$,$\therefore ∠ ACE = 90°+60°=150°$。
③当 $AC// DE$ 时,如答图10
所示,$∠ ACE = ∠ E = 60°$。
④当 $AB// CD$ 时,如答图11
所示,$∠ BCD = ∠ B = 45°$,$∠ ECB = 90° - 45°=45°$,$\therefore ∠ ACE = 90° - 45° = 45°$。
⑤当 $AB// DE$ 时,设 $BC$ 与 $DE$ 交于点 $T$,如答图12
所示,$∠ ETC = ∠ B = 45°$,$△ ECT$中$∠ ECT = 180° - (45° + 60°) = 75°$,$\therefore ∠ ACE = 90° -75°=15°$。
【答案】
任务1:$\boldsymbol{75°}$
任务2:$\boldsymbol{∠ DEM - ∠ DPB = 30°}$,理由:过点 D 作 $DH // MN$,如答图7
,$\therefore ∠ HDE = ∠ DEM$. $\because AB // MN$,$\therefore AB // DH$,$\therefore ∠ HDP = ∠ DPB$. 又 $\because ∠ HDE - ∠ HDP = 30°$,$\therefore ∠ DEM - ∠ DPB = 30°$
任务3:$\boldsymbol{15°、45°、60°、135°、150°}$,理由如下:①当 $AB// EC$ 时,如答图8
所示,则$∠ ECB = ∠ B = 45°$,$\therefore ∠ ACE = ∠ ACB + ∠ ECB = 135°$. ②当 $BC// DE$ 时,如答图9
所示,则$∠ ECB = ∠ E = 60°$,$\therefore ∠ ACE = ∠ ACB + ∠ ECB = 150°$. ③当 $AC// DE$ 时,如答图10
所示,则$∠ ACE = ∠ E = 60°$. ④当 $AB// CD$ 时,如答图11
所示,则$∠ BCD = ∠ B = 45°$,$∠ ECB = 90° - ∠ BCD = 45°$,$\therefore ∠ ACE = ∠ ACB - ∠ ECB = 90° - 45° = 45°$. ⑤当 $AB// DE$ 时,设 $BC$ 与 $DE$ 交于点 $T$,如答图12
所示,则$∠ ETC = ∠ B = 45°$,$\therefore ∠ ECT = 180° - (∠ ETC + ∠ E) = 75°$,$\therefore ∠ ACE = ∠ ACB - ∠ ECT = 15°$
【知识点】
平行线的性质,角度和差计算,分类讨论思想
【点评】
本题以三角尺摆放为载体考查平行线性质的应用,需要通过作辅助线转化角度,同时要全面枚举平行的可能情况避免漏解,能够锻炼几何逻辑推理能力和思维的严谨性。
【难度系数】
0.5
任务1:要求∠BGD的度数,根据提示过点G作$GH// DF$,结合三角尺特征可知$DF⊥ AC$,因此$GH$同时平行于$DF$和$AC$,利用平行线内错角相等的性质,可将∠BGD拆分为两个已知角度的和,计算即可得结果。
任务2:要探究∠DEM和∠DPB的数量关系,通过作辅助线$DH// MN$,结合$AB// MN$可得$DH// AB$,利用平行线内错角相等的性质,将两个角分别转化为$∠HDE$和$∠HDP$,结合$∠EDF=30°$即可推出两角的数量关系。
任务3:需分类讨论两个三角尺边平行的所有符合条件的情况,共5种:$AB// EC$、$BC// DE$、$AC// DE$、$AB// CD$、$AB// DE$,针对每种情况结合平行线性质和三角尺固定角度,通过角度和差计算即可求出对应$∠ACE$的度数。
【解析】
任务1
过点G作$GH// DF$,
$\because ∠DFE=∠ACB=90°$,点E在AC上,$\therefore DF⊥ AC$,可得$GH// AC$,
$\therefore ∠DGH=∠D=30°$,$∠BGH=∠BAC=45°$,
$\therefore ∠BGD=30°+45°=75°$。
任务2
$∠ DEM - ∠ DPB = 30°$,理由如下:
过点 D 作 $DH // MN$,如答图7
$\therefore ∠ HDE = ∠ DEM$(两直线平行,内错角相等)。
$\because AB // MN$,$\therefore AB // DH$(平行于同一直线的两直线互相平行),
$\therefore ∠ HDP = ∠ DPB$(两直线平行,内错角相等)。
又 $\because ∠ HDE - ∠ HDP = ∠EDF=30°$,
$\therefore ∠ DEM - ∠ DPB = 30°$。
任务3
分5种情况讨论:
①当 $AB// EC$ 时,如答图8
②当 $BC// DE$ 时,如答图9
③当 $AC// DE$ 时,如答图10
④当 $AB// CD$ 时,如答图11
⑤当 $AB// DE$ 时,设 $BC$ 与 $DE$ 交于点 $T$,如答图12
【答案】
任务1:$\boldsymbol{75°}$
任务2:$\boldsymbol{∠ DEM - ∠ DPB = 30°}$,理由:过点 D 作 $DH // MN$,如答图7
任务3:$\boldsymbol{15°、45°、60°、135°、150°}$,理由如下:①当 $AB// EC$ 时,如答图8
【知识点】
平行线的性质,角度和差计算,分类讨论思想
【点评】
本题以三角尺摆放为载体考查平行线性质的应用,需要通过作辅助线转化角度,同时要全面枚举平行的可能情况避免漏解,能够锻炼几何逻辑推理能力和思维的严谨性。
【难度系数】
0.5
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