【解题研究】这题好多解——2026年成都中考数学第22题

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一般而言,多解的题目,命题者相当地厚道,只要是认真思考了的学生,都愿意给条出路,当然题目设置成多入口,难度不是一般地高。

相似三角形是九年级的重要内容,构造相似三角形的方法非常多,例如作平行、作垂线、一线三等角……基本相似型不再重复,教材上都有,然而这些基本相似型是如何得到的,学生是怎样掌握这些基本图形的,这道22题一试便知。

题目

如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AD为△ABC的一条中线,E为AC上一点,∠ADE=∠B,若AE=5,CE=2,则AB=__________

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解析

中线条件可得CD=BD,它可以用于等量转换,不妨设CD=BD=x;

∠ADE=∠B可用于构造全等或相似三角形;

给出的AE和CE的长是用于计算或列方程,最终目的是得到线段AB的长。

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方法一:

由∠ADE=∠B想到的相似三角形构造方法,可作垂线,过点E作EF⊥AD于点F,如下图:

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这条垂线作出来之后,可得两对相似三角形,分别是△AEF∽△ADC,△DEF∽△BAC,它们的对应边涵盖了已知条件和AB边,但……有点乱;

我们整理一下,所有未知对应边中,只有EF即出现在第一对相似中,也出现在第二对相似中,像这种两对相似均存在同一条线段的情况,它一般就是桥梁;

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请注意这两个比例式中,除了含BA的比例暂时用不上之外,其余比例中的AD、AF、DF三者间存在如下关系:AD=AF+DF,这就为我们列方程提供了条件;

由前一个比例式得AF=35/AD,EF=5x/AD,由后一个比例式得DF=2xEF/7=10x²/7AD;

所以得到AD=35/AD+10x²/7AD,两边同乘AD得:

35+10x²/7=AD²,其中AD²=49+x²

得到方程35+10x²/7=49+x²,求出x²=98/3;

最后由勾股定理求出AB=7√33/3;

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方法二:

除了过点E作垂线之外,过点A也可作垂线,如下图:

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我们同样可得两对相似三角形:△AEF∽△DEC,△ADF∽△ABC,按前面的思路整理比例线段;

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由前一个比例式得AF=5x/DE,EF=10/DE,由后一个比例式得DF=2x·AF/7,将AF=5x/DE代入得DF=10x²/7DE;

由DF=DE+EF列方程为DE+10/DE=10x²/7DE,两边同乘DE得:

DE²+10=10x²/7,其中DE²=4+x²,得到方程

4+x²+10=10x²/7,求出x²=98/3;

最后由勾股定理求出AB=7√33/3;

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方法三:

构造相似三角形还有一类方法就是利用平行线,这里的中点可用于构造中位线,如下图:

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过点B作BF∥DE,交AD于点G,此时可证DE是△BCF中位线,即CE=EF=2,则AF=3,由平行线分线段成比例可得AG:GD=3:2,不妨设AG=3a,GD=2a,观察△DBG和△DAB,典型的共边共角相似(子母型),由△DBG∽△DAB得BD²=DG·AD,即BD²=10a²,同时得到CD²=10a²=98/3;

最后在Rt△ABC中,求出AB=7√33/3;

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方法四:

我们也可以过点E作AD的平行线,如下图:

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由EF∥AD,可证CF:DF=2:5,EF:AD=2:7,不妨设CF=2a,DF=5a,则CD=BD=7a,图中∠EFD=∠ADB,∠FED=∠ADE=∠B,于是△DEF∽△ABD,得比例式DF:AD=EF:BD,5a:AD=EF:7a,其中AD=7/2EF,代入这个比例式,得7EF²/2=35a²,所以EF²=10a²;

最后回到Rt△CEF中,由勾股定理列方程4+4a²=10a²,解得a²=2/3,所以CD²=49a²=98/3,再在Rt△ABC中求出AB=7√33/3;

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方法五:

也可以过点A作DE的平行线,如下图:

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过点A作AF∥DE,交CB延长线于点F,由平行可知CE:AE=CD:DF=2:5,其中CD=BD,不妨设CD=2a,DF=5a,则BD=2a;

观察△ABD和△FAD,∠ADE=∠DAF=∠ABD,再加上公共角,这又是一对共边共角型相似,△ABD∽△FAD,得AD²=BD·DF=10a²,在Rt△ACD中,由勾股定理列方程49+4a²=10a²,解得a²=49/6,而CD²=4a²=98/3,在Rt△ABC中求得AB=7√33/3;

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方法六:

过点E作BC的平行线,如下图:

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由平行线可得AE:EC=AF:DF=5:2,不妨设AF=5a,DF=2a,可证EF=5/7CD,FG=5/7BD,而CD=BD,所以EF=FG,图中∠ADE=∠B=∠AGF,再加上对顶角,可证△DEF∽△GAF,得DF:GF=EF:AF,所以EF·FG=10a²,即EF²=10a²,在Rt△AEF中,由勾股定理得25+10a²=25a²,解得a²=5/3,而CD=7EF/5,所以CD²=49EF²/25=98/3,最后在Rt△ABC中求出AB=7√33/3;

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方法七:

当我们看到一条直线上有两个相等角的顶点时,可以联想到一线三等角,在这条直线上再构造一个角,使其等于∠B,如下图:

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设CD=BD=x,我们可以找到两对相似三角形,分别是△CEF∽△CAB,△DEF∽△ADB,由第一对相似可得CE:CA=CF:CB=EF:AB,即2:7=CF:2x=EF:AB,于是EF=2/7AB,CF=4x/7,可得DF=11x/7;

由第二对相似可得DF:AB=EF:DB,即EF·AB=DF·DB=11x²/7,将EF=2/7AB代入得AB²=11x²/2,回到Rt△ABC中,由勾股定理得49+4x²=11x²/2,解得x²=98/3,最后求出AB=7√33/3;

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方法八:

类似方法六,只不过过点E作AB的平行线,如下图:

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方法九:

类似方法四,过点C向外作AD的平行线,如下图:

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方法十:

其实就是方法八,多了一个外接圆,如下图:

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还有更多解法,但在我看来,基本属于前面这些方法的变种,想到了前面的方法,后面自然也能想到,不再重复。

解题思考

本题解法网上已经有多达26种,不过细看之下,很多是思路相同,有凑数之嫌,甚至还有用三角函数公式以及一些初中教材上没有的二级结论的,不再列举,以免误导。

寻找相似三角形或者构造相似三角形,是本题的关键,至于如何构造,方法全在教材中,也就是我们经常在复习课中看到的那一大堆基本相似型,但这道题对学生来讲仍然有一定难度,比例线段较多,需要在两次相似中寻找中间桥梁,从而列出方程。

在解题过程中,本题照顾了多数学生的基础水平,无论是作垂线、平行线、一线三直角、作圆等,学生可能想到的路,最终都可以走下去,作为一道填空题,确实煞费苦心。

所以,回到课堂教学中来,构造相似也好,全等也罢,这种结构不良图形如何让学生准确找到辅助线,需要把条件读透,当我们在课堂上教学生解题的时候,分析条件极为重要,放手让学生去想,想到哪里都可以,再慢慢引导学生将自已的思路完善,总会找到正确的路,万一学生在这个过程中失败了也不要紧,哪里想差了,课堂上就帮助他们总结经验,这在今后的学习中,都是宝贵的财富。