12. 如图,夜晚,身高1.5 m的小亮(AC)从点A朝着路灯PQ的正下方沿直线走a m到点B(以线段BD表示).
(1)如果他在点A处的影长AE为1.8 m,路灯P离地面的高度PQ为3 m,求AQ.
(2)若设小亮在点A、B处的影长之差为b m,他的身高为h m,求路灯P离地面的高度.(用含a、b、h的式子表示)

(1)如果他在点A处的影长AE为1.8 m,路灯P离地面的高度PQ为3 m,求AQ.
(2)若设小亮在点A、B处的影长之差为b m,他的身高为h m,求路灯P离地面的高度.(用含a、b、h的式子表示)
答案
12. (1) 1.8 m.
(2) $(\frac{ah}{b}+h)$ m. 提示:过点C作CG//PF,交EF于点G. 由△ACG≌△BDF,得AG=BF. 因此,EG=AE-AG=AE-BF=b. 由CG//PF,得$\frac{EC}{EP}=\frac{EG}{EF}=\frac{b}{a+b}$. 由△ACE∽△QPE,得$\frac{AC}{PQ}=\frac{EC}{EP}=\frac{b}{a+b}$.
(2) $(\frac{ah}{b}+h)$ m. 提示:过点C作CG//PF,交EF于点G. 由△ACG≌△BDF,得AG=BF. 因此,EG=AE-AG=AE-BF=b. 由CG//PF,得$\frac{EC}{EP}=\frac{EG}{EF}=\frac{b}{a+b}$. 由△ACE∽△QPE,得$\frac{AC}{PQ}=\frac{EC}{EP}=\frac{b}{a+b}$.
解析
【分析】
(1)首先观察到人和路灯都垂直于地面,可得AC//PQ,进而判定△EAC与△EQP相似,利用相似三角形对应边成比例的性质,代入已知边长求出EQ的长度,再用EQ减去AE即可得到AQ的长度。
(2)同样利用两处位置的人与路灯分别构成的相似三角形,得到身高与路灯高度的比例和影长、对应水平距离的比例关系,结合已知的行走距离a、影长差b,联立比例式推导即可求出路灯的高度。
【解析】
(1)
∵AC⊥EQ,PQ⊥EQ,
∴∠EAC=∠EQP=90°,
又
∵∠E是公共角,
∴△EAC∽△EQP,
∴$\frac{AC}{PQ}=\frac{AE}{EQ}$,
代入AC=1.5m,PQ=3m,AE=1.8m,得:
$\frac{1.5}{3}=\frac{1.8}{EQ}$,
解得EQ=3.6m,
∴AQ=EQ-AE=3.6-1.8=1.8m。
(2)设路灯PQ的高度为$H$ m,小亮在A处的影长为$x$ m,在B处的影长为$y$ m,由题意得$x-y=b$。
∵AC//PQ,
∴△EAC∽△EQP,
∴$\frac{AC}{PQ}=\frac{AE}{EQ}$,即$\frac{h}{H}=\frac{x}{x+AQ}$ ①,
同理,BD//PQ,△FBD∽△FQP,
∴$\frac{BD}{PQ}=\frac{BF}{FQ}$,即$\frac{h}{H}=\frac{y}{y+BQ}$ ②,
又
∵AQ=AB+BQ=a+BQ,$x=y+b$,
由①②得$\frac{x}{x+AQ}=\frac{y}{y+BQ}$,代入AQ和x的表达式:
$\frac{y+b}{y+b+a+BQ}=\frac{y}{y+BQ}$,
交叉相乘化简可得$BQ=\frac{ay}{b}$,
代入②式:$\frac{h}{H}=\frac{y}{y+\frac{ay}{b}}=\frac{b}{a+b}$,
解得$H=\frac{h(a+b)}{b}=\frac{ah}{b}+h$,即路灯高度为$(\frac{ah}{b}+h)$m。
【答案】
(1)$\boldsymbol{1.8\ \mathrm{m}}$;(2)$\boldsymbol{(\frac{ah}{b}+h)\ \mathrm{m}}$
【知识点】
1. 相似三角形的判定与性质
2. 中心投影的应用
【点评】
本题结合生活中的路灯投影场景考查相似三角形的实际应用,解题核心是找到垂直关系得到平行线,进而判定相似三角形,再利用对应边成比例建立线段间的等量关系,既考查了相似的基础性质,也考验了代数推导的能力,是投影类应用题的典型考法。
【难度系数】
0.6
(1)首先观察到人和路灯都垂直于地面,可得AC//PQ,进而判定△EAC与△EQP相似,利用相似三角形对应边成比例的性质,代入已知边长求出EQ的长度,再用EQ减去AE即可得到AQ的长度。
(2)同样利用两处位置的人与路灯分别构成的相似三角形,得到身高与路灯高度的比例和影长、对应水平距离的比例关系,结合已知的行走距离a、影长差b,联立比例式推导即可求出路灯的高度。
【解析】
(1)
∵AC⊥EQ,PQ⊥EQ,
∴∠EAC=∠EQP=90°,
又
∵∠E是公共角,
∴△EAC∽△EQP,
∴$\frac{AC}{PQ}=\frac{AE}{EQ}$,
代入AC=1.5m,PQ=3m,AE=1.8m,得:
$\frac{1.5}{3}=\frac{1.8}{EQ}$,
解得EQ=3.6m,
∴AQ=EQ-AE=3.6-1.8=1.8m。
(2)设路灯PQ的高度为$H$ m,小亮在A处的影长为$x$ m,在B处的影长为$y$ m,由题意得$x-y=b$。
∵AC//PQ,
∴△EAC∽△EQP,
∴$\frac{AC}{PQ}=\frac{AE}{EQ}$,即$\frac{h}{H}=\frac{x}{x+AQ}$ ①,
同理,BD//PQ,△FBD∽△FQP,
∴$\frac{BD}{PQ}=\frac{BF}{FQ}$,即$\frac{h}{H}=\frac{y}{y+BQ}$ ②,
又
∵AQ=AB+BQ=a+BQ,$x=y+b$,
由①②得$\frac{x}{x+AQ}=\frac{y}{y+BQ}$,代入AQ和x的表达式:
$\frac{y+b}{y+b+a+BQ}=\frac{y}{y+BQ}$,
交叉相乘化简可得$BQ=\frac{ay}{b}$,
代入②式:$\frac{h}{H}=\frac{y}{y+\frac{ay}{b}}=\frac{b}{a+b}$,
解得$H=\frac{h(a+b)}{b}=\frac{ah}{b}+h$,即路灯高度为$(\frac{ah}{b}+h)$m。
【答案】
(1)$\boldsymbol{1.8\ \mathrm{m}}$;(2)$\boldsymbol{(\frac{ah}{b}+h)\ \mathrm{m}}$
【知识点】
1. 相似三角形的判定与性质
2. 中心投影的应用
【点评】
本题结合生活中的路灯投影场景考查相似三角形的实际应用,解题核心是找到垂直关系得到平行线,进而判定相似三角形,再利用对应边成比例建立线段间的等量关系,既考查了相似的基础性质,也考验了代数推导的能力,是投影类应用题的典型考法。
【难度系数】
0.6
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