专题06 常见三角形的旋转模型(原卷版)

八下数学思维解法技巧培优小专题
专题6 常见三角形的旋转模型
题型一等边三角形的旋转
【典例1】（2019•凤山县期中）如图，在等边△ABC中，点D为△ABC内的一点，∠ADB＝120°，∠ADC ＝90°，将△ABD绕点A逆时针旋转60°得△ACE，连接DE．
（1）求证：AD＝DE；
（2）求∠DCE的度数；
（3）若BD＝1，求AD，CD的长．
【点拨】（1）利用旋转的性质和等边三角形的性质先判断出△ADE是等边三角形即可；
（2）利用四边形的内角和即可求出结论；
（3）先求出CD，再用勾股定理即可求出结论．
【典例2】（2019•金湖县期末）问题背景：如图①设P是等边△ABC内一点，P A＝6，PB＝8，PC＝10，求∠APB的度数．小君研究这个问题的思路是：将△ACP绕点A逆时针旋转60°得到△ABP'，易证：△APP'是等边三角形，△PBP'是直角三角形，所以∠APB＝∠APP'+∠BPP'＝150°．
简单应用：（1）如图2，在等腰直角△ABC中，∠ACB＝90°．P为△ABC内一点，且P A＝5，PB＝3，PC＝2√2，则∠BPC＝°
（2）如图3，在等边△ABC中，P为△ABC内一点，且P A＝5，PB＝12，∠APB＝150°，则PC＝．拓展廷伸：①如图4，∠ABC＝∠ADC＝90°，AB＝BC．求证：√2BD＝AD+DC．
②若图4中的等腰直角△ABC与Rt△ADC在同侧如图5，若AD＝2，DC＝4，请直接写出BD的长．
【点拨】简单应用：（1）先利用旋转得出BP'＝AP＝5，∠PCP'＝90°，CP'＝CP＝2√2，再根据勾股定理得出PP'=√2CP＝4，最后用勾股定理的逆定理得出△BPP'是以BP'为斜边的直角三角形，即可得出结论；
（2）同（1）的方法得出∠APP'＝60°，进而得出∠BPP'＝∠APB﹣∠APP'＝90°，最后用勾股定理即可得出结论；
拓展廷伸：①先利用旋转得出BD'＝BD，CD'＝AD，∠BCD'＝∠BAD，再判断出点D'在DC的延长线上，最后用勾股定理即可得出结论；
②同①的方法即可得出结论．
题型二等腰直角三角形的旋转
【典例3】（2020•新宾县二模）如图，四边形ABCD中，∠ABC＝∠ADC＝45°，将△BCD绕点C顺时针旋转一定角度后，点B的对应点恰好与点A重合，得到△ACE．
（1）请求出旋转角的度数；
（2）请判断AE与BD的位置关系，并说明理由；
（3）若AD＝2，CD＝3，试求出四边形ABCD的对角线BD的长．
【点拨】（1）由旋转的性质可得△BCD'≌△ACE，可得BC＝AC，即可求旋转角的度数；
（2）由全等三角形的性质可得∠DBC＝∠EAC，由直角三角形的性质可求∠AND＝90°，即可得AE⊥BD；
（3）由勾股定理可求DE的长，再由勾股定理可求AE＝BD的长．
题型三一般等腰三角形的旋转
【典例4】（2019•武侯区期末）如图，在△ABC中，∠ABC＝90°，将△ABC绕点C顺时针旋转得到△DEC，连接AD，BE，延长BE交AD于点F．
（1）求证：∠DEF＝∠ABF；
（2）求证：F为AD的中点；
（3）若AB＝8，AC＝10，且EC⊥BC，求EF的长．
【点拨】（1）根据等角的余角相等证明即可．
（2）如图1中，作AN⊥BF于N，DM⊥BF交BF的延长线于M．利用全等三角形的性质证明即可．（3）如图1中，作AN⊥BF于N，DM⊥BF交BF的延长线于M．想办法求出FM，EM即可．
【典例5】（2019•汉川市期中）如图，在Rt△ABC中，∠C＝90°，AC＝2，∠ABC＝30°，点O为Rt△ABC内一点，连接AO．BO．CO，且∠AOC＝∠COB＝∠BOA＝120°．以点B为旋转中心，将△AOB 绕点B顺时针方向旋转60°，得到△A′O′B，连接OO′，求：
（1）∠OBO′的度数；
（2）OA+OB+OC的长．
【点拨】（1）根据旋转的性质即可得出结论；
（2）先判断△BOO′为等边三角形，所以OO′＝BO，∠BOO′＝∠BO′O＝60°，再证明点C、O、O′、A′共线，从而得到A′C＝OC+OB+OA，然后利用勾股定理计算A′C即可．
巩固练习
1．（2019•北京）在△ABC中，BA＝BC，∠BAC＝α，M是AC的中点，P是线段BM上的动点，将线段P A 绕点P顺时针旋转2α得到线段PQ．
（1）若α＝60°且点P与点M重合（如图1），线段CQ的延长线交射线BM于点D，请补全图形，并写出∠CDB的度数；
（2）在图2中，点P不与点B，M重合，线段CQ的延长线于射线BM交于点D，猜想∠CDB的大小（用
含α的代数式表示），并加以证明；
（3）对于适当大小的α，当点P在线段BM上运动到某一位置（不与点B，M重合）时，能使得线段CQ的延长线与射线BM交于点D，且PQ＝QD，请直接写出α的范围．
2．（2019•西湖区校级月考）将Rt△ABC绕点直角顶点C逆时针旋转90°后得到△A'B'C，A'B'的延长线与AB交于点D，连接DC．
①求证：AB⊥A'D；
②求∠A'DC的度数．
3．（2019•盐田区校级期末）在Rt△ABC中，∠BAC＝90°．现有一块足够大的三角板，其直角顶点D是BC边上一点，AD平分∠BAC，两直角边分别交AB，AC于点E，F．
（1）当DE⊥AB（如图1）时，判断四边形AEDF的形状，并说明理由．
（2）将三角板绕点D旋转一定的角度（如图2），求证：AE+AF=√2AD．
4．（2019•延庆县一模）如图1，已知：已知：等边△ABC，点D是边BC上一点（点D不与点B、点C重合），求证：BD+DC＞AD．
下面的证法供你参考：
把△ACD绕点A顺时针旋转60°得到△ABE，连接ED，则有△ACD≌△ABE，DC＝EB，∵AD＝AE，
∠DAE＝60°，
∴△ADE是等边三角形，∴AD＝DE．在△DBE中，BD+EB＞DE，即：BD+DC＞AD
实践探索：
（1）请你仿照上面的思路，探索解决下面的问题：
如图3，点D是等腰直角三角形△ABC边上的点（点D不与B、C重合）．求证：BD+DC＞√2AD．（2）如果点D运动到等腰直角三角形△ABC外或内时，BD、DC和AD之间又存在怎样的数量关系？
直接写出结论．
创新应用：
（3）已知：如图4，等腰△ABC中，AB＝AC，且∠BAC＝α（α为钝角），D是等腰△ABC外一点，且∠BDC+∠BAC＝180°，BD、DC与AD之间存在怎样的数量关系？写出你的猜想，并证明．
5．（2019•和平区期末）已知，在Rt△OAB中，∠OAB＝90°，∠ABO＝30°，OB＝4．将Rt△OAB绕点O 顺时针旋转60°．得到Rt△ODC．点A、B的对应点分别为点D，C．连接BC．
（Ⅰ）如图①，OD的长＝，∠BOC的大小＝（度），∠OBC的大小＝（度）；
（Ⅱ）动点M，N同时从点O出发，在△OCB边上运动，动点M沿O→C→B路径匀速运动，动点N沿O→B→C路径匀速运动，当两点相遇时，运动停止．已知点M的运动速度为1.5个单位/秒，点N的运动速度为1个单位/秒，设运动时间为t秒（t＞0），△OMN的面积为S．
①如图②，当点M在边OC上运动，点N在边OB上运动时，过点N作NE⊥OC，垂足为点E，试用含
t的式子表示S，并直接写出t的取值范围；
②求当t为何值时，S取得最大值，并求出S的最大值（直接写出结果即可）．。