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- 2022-02-15 发布
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任意四边形、梯形与相似模型
例题精讲
板块三 相似三角形模型
(一)金字塔模型 (二) 沙漏模型
①;
②.
所谓的相似三角形,就是形状相同,大小不同的三角形(只要其形状不改变,不论大小怎样改变它们都相似),与相似三角形相关的常用的性质及定理如下:
⑴相似三角形的一切对应线段的长度成比例,并且这个比例等于它们的相似比;
⑵相似三角形的面积比等于它们相似比的平方;
⑶连接三角形两边中点的线段叫做三角形的中位线.
三角形中位线定理:三角形的中位线长等于它所对应的底边长的一半.
相似三角形模型,给我们提供了三角形之间的边与面积关系相互转化的工具.
在小学奥数里,出现最多的情况是因为两条平行线而出现的相似三角形.
【例 1】 如图,已知在平行四边形中,,,,那么的长度是多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】2星 【题型】解答
【解析】 图中有一个沙漏,也有金字塔,但我们用沙漏就能解决问题,因为平行于,所以,所以.
【答案】8
【例 2】 如图,测量小玻璃管口径的量具,的长为厘米,被分为等份.如果小玻璃管口正好对着量具上等份处(平行),那么小玻璃管口径是多大?
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 有一个金字塔模型,所以,,所以厘米.
【答案】10
【例 1】 如图,平行,若,那么________.
【考点】相似三角形模型 【难度】2星 【题型】填空
【解析】 根据金字塔模型,,
设份,则份,份,所以.
【答案】
【例 2】 如图, 中,,,互相平行,,
则 .
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】填空
【解析】 设份,根据面积比等于相似比的平方,所以,,因此份,份,进而有份,份,所以
【答案】
【巩固】如图,平行,且,,,求的长.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 由金字塔模型得,所以
【答案】10
【巩固】如图, 中,,,,,互相平行,,
则 .
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】填空
【解析】 设份,,因此份,进而有份,同理有份,份,份.
所以有
【总结】继续拓展,我们得到一个规律:平行线等分线段后,所分出来的图形的面积成等差数列.
【答案】
【例 1】 已知中,平行,若,且比大,求.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 根据金字塔模型,,设份,则份,份,比大份,恰好是,所以
【答案】12.5
【例 2】 如图:平行, ,,求的长度
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 在沙漏模型中,因为,所以,在金字塔模型中有:
,因为,,所以
【答案】2
【巩固】如图,已知平行,,那么________.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】填空
【解析】 由沙漏模型得,再由金字塔模型得.
【答案】
【例 1】 如图,中,,,与平行,的面积是1平方厘米.那么的面积是 平方厘米.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】填空
【解析】 因为,,与平行,
根据相似模型可知,,平方厘米,
则平方厘米,
又因为,所以(平方厘米).
【答案】
【例 2】 如下图,正方形ABCD边长为l0厘米,BO长8厘米。AE=____厘米。
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】填空
【关键词】走美杯,5年级,决赛,第4题,10分
【解析】 △AOB与△EDA相似,对应边成比例。AB:BOAE:AD,AEAB×AD÷BO10×10÷812.5(厘米)。
【答案】12.5
【例 3】 如图,已知正方形ABCD的边长是12厘米,E是CD边上的中点,连接对角线AC,交BE于点O,则三角形AOB的面积是( )平方厘米。
A、24 B、36 C、48 D、60
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】选择
【关键词】华杯赛,五年级,初赛
【解析】
【答案】
【例 1】 在图中的正方形中,,,分别是所在边的中点,的面积是面积的几倍?
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 连接,易知∥,根据相似三角形性质,可知,且,所以的面积等于的面积;由可得,所以,即的面积是面积的3倍.
【答案】3
【例 2】 图30-10是一个正方形,其中所标数值的单位是厘米.问:阴影部分的面积是多少平方厘米?
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 如下图所示,为了方便所叙,将某些点标上字母,并连接BG.
设△AEG的面积为x,显然△EBG、△BFG、△FCG的面积均为x,则△ABF的面积为3x,
即,那么正方形内空白部分的面积为.
所以原题中阴影部分面积为 (平方厘米).
【答案】
【例 3】 如图,线段与垂直,已知,,那么图中阴影部分面积是多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 解法一:这个图是个对称图形,且各边长度已经给出,不妨连接这个图形的对称轴看看.
作辅助线,则图形关于对称,有,,且.
设的面积为2份,则的面积为3份,直角三角形的面积为8份.
因为,而阴影部分的面积为4份,所以阴影部分的面积为.
解法二:连接、.由于,,所以∥,根据相似三角形性质,可知,
根据梯形蝴蝶定理,,
所以,即;
又,所以.
【答案】15
【例 1】 如图,四边形和都是平行四边形,四边形的面积是,,则四边形的面积________.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】填空
【关键词】华杯赛,精英邀请赛
【解析】 因为为平行四边形,所以,所以为平行四边形.
,那么,所以.
又,所以,根据沙漏模型,
,所以.
【答案】3
【例 2】 已知三角形的面积为,,是的中点,且∥,交于,求阴影部分的面积.
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 已知,且∥,利用相似三角形性质可知,所以,且.
又因为是的中点,所以是三角形的中位线,那么,,所以,可得,所以,那么.
【答案】
【例 1】 已知正方形,过的直线分别交、的延长线于点、,且,,求正方形的边长.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 方法一:本题有两个金字塔模型,根据这两个模型有,,设正方形的边长为,所以有,即,解得,所以正方形的边长为.
方法二:或根据一个金字塔列方程即,解得
【答案】6
【例 2】 如图,三角形是一块锐角三角形余料,边毫米,高毫米,要把它加工成正方形零件,使正方形的一边在上,其余两个顶点分别在、上,这个正方形零件的边长是多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 观察图中有金字塔模型个,用与已知边有关系的两个金字塔模型,所以有,,设正方形的边长为毫米,,即,解得,即正方形的边长为毫米.
【答案】48
【巩固】如图,在中,有长方形,、在上,、分别在、上,是 边的高,交于,,厘米,厘米,求长方形的长和宽.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 观察图中有金字塔模型个,用与已知边有关系的两个金字塔模型,所以,,所以有,设,则,所以有,解得,,因此长方形的长和宽分别是厘米,厘米.
【答案】长,宽
【例 1】 图中是边长为的正方形,从到正方形顶点、连成一个三角形,已知这个三角形在上截得的长度为,那么三角形的面积是多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 根据题中条件,可以直接判断出与平行,从而三角形与三角形相似,这样,就可以采用相似三角形性质来解决问题.
做垂直于,交于.
因为∥,所以三角形与三角形相似,且相似比为,
所以,又因为,所以,
所以三角形的面积为.
【答案】108
【例 2】 如图,将一个边长为的正方形两边长分别延长和,割出图中的阴影部分,求阴影部分的面积是多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 根据相似三角形的对应边成比例有:;,
则,,
【答案】
【例 1】 图中的大小正方形的边长均为整数(厘米),它们的面积之和等于52平方厘米,则阴影部分的面积是 .
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】填空
【关键词】101中学
【解析】 设大、小正方形的边长分别为厘米、厘米(),则,所以.若,则,不合题意,所以只能为6或7.检验可知只有、满足题意,所以大、小正方形的边长分别为6厘米和4厘米.根据相似三角形性质,,而,得(厘米),所以阴影部分的面积为:(平方厘米).
【答案】10.8
【例 2】 如图,是矩形一条对角线的中点,图中已经标出两个三角形的面积为和,那么阴影部分的一块直角三角形的面积是多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 连接,面积为的三角形占了矩形面积的,所以,所以,所以,由三角形相似可得阴影部分面积为.
【答案】
【例 3】 已知长方形的面积为厘米,是的中点,、是边上的三等分点,求阴影的面积是多少厘米?
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 因为是的中点,、是边上的三等分点,由此可以说明如果把长方形的长分成份的话,那么份、份,大家能在图形中找到沙漏和:有,所以
,相当于把分成()份,同理也可以在图中在次找到沙漏:和也是沙漏,,由此可以推出:, 相当于把分成()份,那么我们就可以把分成份(和的最小公倍数)其中占份,占份,占份,连接则可知的面积为,在为底的三角形中占份,则面积为:(平方厘米).
【答案】3
【例 1】 是平行四边形,面积为72平方厘米,、分别为、的中点,则图中阴影部分的面积为 平方厘米.
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】填空
【解析】 方法一:注意引导学生利用三角形的中位线定理以及平行线的相关性质.
设、分别为、的中点,连接、、.
可得,
对角线被、、平均分成四段,又∥,所以,,
所以 (平方厘米),(平方厘米).
同理可得平方厘米,平方厘米.
所以 (平方厘米),
于是,阴影部分的面积为(平方厘米).
方法二:寻找图中的沙漏,,,因此为的三等分点,(平方厘米),(平方厘米),同理(平方厘米),所以(平方厘米).
【答案】48
【例 2】 如图,三角形的面积是8平方厘米,长方形的长是6厘米,宽是4厘米,是的中点,则三角形的面积是 平方厘米.
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】填空
【解析】 本题在矩形内连接三点构成一个三角形,而且其中一点是矩形某一条边的中点,一般需要通过这一点做垂线.
取的中点,连接,设交于.
则三角形被分成两个三角形,而且这两个三角形有公共的底边,可知三角形
的面积等于(平方厘米),所以(厘米),那么(厘米).
因为是三角形的中位线,所以(厘米),所以三角形的面积为 (平方厘米).
【答案】8
【例 1】 如图,长方形中,为的中点,与、分别交于、,垂直于,交于,已知,,求.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 由于∥,利用相似三角形性质可以得到,
又因为为中点,那么有,
所以,利用相似三角形性质可以得到,
而,所以.
【答案】
【例 2】 右图中正方形的面积为1, 、分别为、的中点,.求阴影部分的面积.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 题中条件给出的都是比例关系,由此可以初步推断阴影部分的面积要通过比例求解,而图中出现最多的就是三角形,那么首先想到的就是利用相似三角形的性质.
阴影部分为三角形,已知底边为正方形边长的一半,只要求出高,便可求出面积. 可以作垂直于,垂直于.
根据相似三角形性质,,又因为,所以,即,所以.
【答案】
【例 3】 梯形的面积为12,,为的中点,的延长线与交于,四边形 的面积是 .
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】填空
【解析】 延长、相交于.
由于为的中点,根据相似三角形性质,,,再根据相似三角形性质,,,而,
所以,.
又,,所以.
【答案】
【例 1】 如图,三角形的面积为60平方厘米,、、分别为各边的中点,那么阴影部分的面积是 平方厘米.
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】填空
【解析】 阴影部分是一个不规则的四边形,不方便直接求面积,可以将其转化为两个三角形的面积之差.而从图中来看,既可以转化为与的面积之差,又可以转化为与的面积之差.
(法1)如图,连接.
由于、、分别为各边的中点,那么为平行四边形,且面积为三角形面积的一半,即30平方厘米;那么的面积为平行四边形面积的一半,为15平方厘米.
根据几何五大模型中的相似模型,由于为三角形的中位线,长度为的一半,则,所以;
,所以.
那么的面积占面积的,所以阴影部分面积为(平方厘米).
(法2)如图,连接.
根据燕尾定理,,,
所以平方厘米,
而平方厘米,所以平方厘米,
那么阴影部分面积为(平方厘米).
【总结】求三角形的面积,一般有三种方法:
⑴利用面积公式:底高;
⑵利用整体减去部分;
⑶利用比例和模型.
【答案】12.5
【例 1】 如图,是直角梯形,,那么梯形的面积是多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 延长交于点,分别计算的面积,再求和.
∴;
又∵
∴,
∴
【答案】40
【例 2】 边长为厘米和厘米的两个正方形并放在一起,那么图中阴影三角形的面积是多少平方厘米?
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 给图形标注字母,按顺时针方向标注,大正方形为,小正方形为,分别交于两点,
,
∴,,
∵
∴
【答案】16.2
【例 3】 如右图,长方形中,,,求的长.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 因为∥,根据相似三角形性质知,
又因为∥,,
所以,即,所以.
【答案】15
【例 1】 如图,已知正方形的边长为,是边的中点,是边上的点,且,与相交于点,求
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【关键词】迎春杯
【解析】 方法一:连接,延长,两条线交于点,构造出两个沙漏,所以有,因此,根据题意有,再根据另一个沙漏有,所以.
方法二:连接,分别求,,根据蝴蝶定理,所以.
【答案】
【例 2】 如图所示,已知平行四边形的面积是1,、是、的中点, 交于,求的面积.
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 解法一:由题意可得,、是、的中点,得,而,
所以,
并得、是的三等分点,所以,所以
,
所以,;
又因为,所以.
解法二:延长交于,如右图,
可得,,
从而可以确定的点的位置,
,
,(鸟头定理),
可得
【答案】
【例 1】 正方形的面积是120平方厘米,是的中点,是的中点,四边形的面积是
平方厘米.
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】填空
【关键词】清华附中,入学测试
【解析】 欲求四边形的面积须求出和的面积.
由题意可得到:,所以可得:
将、延长交于点,可得:
,
而,得,
而,所以
.
本题也可以用蝴蝶定理来做,连接,确定的位置(也就是),同样也能解出.
【答案】14
【例 2】 如图,已知,点分别在上,且,则是多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 的面积已知,若知道的面积占的几分之几就可以计算出的面积.连接.
∵
∴
∴与平行,
∴
∴
∵,
∴
∴
【答案】10
【例 1】 如图,长方形中,、分别为、边上的点,,,求.
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【解析】 如图,过作的平行线交于.
由于是的中点,所以是的中点.
由于,,所以,.
根据相似性,,,
于是,,,
所以.
【答案】
【例 2】 如下图,、、、均为各边的三等分点,线段和把三角形分成四部分,如果四边形的面积是24平方厘米,求三角形的面积.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】解答
【解析】 设三角形以为底的高为,
由于,所以;
所以三角形以为底的高是;
又因为三角形以为底的高是,
所以三角形的面积与三角形的面积之比,
所以三角形的面积为(平方厘米),
而三角形的面积占三角形的,
所以三角形的面积是(平方厘米).
【答案】40.5
【例 1】 如图,为正方形,且,请问四边形的面积为多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【关键词】香港保良局小学数学世界邀请赛
【解析】 (法)由,有,所以,又,所以
,所以,所以占的,
所以.
(法)如图,连结,则(,而,所以,().而(),因为,
所以,则(),阴影部分面积等于
().
【答案】
【例 2】 如图12-6所示,在三角形ABC中,DC=3BD,DE=EA.若三角形ABC的面积是1.则阴影部分的面积是多少?
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【关键词】奥林匹克,5题
【解析】 △ABC、△ADC同高,所以底的比等于面积比,那么有
而E为AD中点,所以
连接FD,△DFE、△FAE面积相等,设则.的面积也为x,
而
,解得.
所以,阴影部分面积为
【答案】
【例 1】 一个等腰直角三角形和一个正方形如图摆放,①、②、③这三块的面积比依次为.那么,④、⑤这两块的面积比是______.
【考点】相似三角形模型 【难度】3星 【题型】填空
【关键词】迎春杯,六年级,初赛
【解析】 如图∵,∴,∴,
,,又∵,∴,
∴,∴.
【答案】
【例 2】 下图中,四边形ABCD都是边长为1的正方形,E、F、G、H分别是AB、BC、CD、DA的重点,如果左图中阴影部分与右图中阴影部分的面积之比是最简分数,那么,m+n的值等于__________。
(A)5 (B)7 (C)8 (D)12
【考点】相似三角形模型 【难度】5星 【题型】填空
【关键词】迎春杯,高年级,复赛,5题
【解析】 ,先求原题左图中的阴影部分的面积,连接,(见下图).
是矩形对角线的交点,所以,。
原题左图中有块面积相同的空白部分,所以阴影部分的面积等于,再求右图中阴影部分的面积。过作的平行线交于,连接(见下图)。
∵∥,∴。∵∥,∴。
∵∥∥,∴。至此,求出了。
∵∴。由对称性知,,
∴。
四边形。
原题右图中有块面积相同的空白部分,所以阴影部分的面积等于。
。
【答案】5
【例 1】 如图所示,三角形AEF,三角形BDF,三角形BCD,都是正三角形,其中AE:BD=1:3,三角形AEF的面积是1.求阴影部分的面积。
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】解答
【关键词】学而思杯,5年级,第十五题
【解析】 面积是1,那么,
所以与的高之比是1:7,所以=7,
因为AD与BC平行所以,所以
假设BE为16份,那么BI=9,IE=7,又知道BF:FE=3:1,:所以BF=12,FE=4,
所以IF=3,,所以=0.75
又有,所以=6.75
于是可求阴影部分面积是.
【答案】15
【例 1】 如图,正方形ABCD中,E、F、G、H分别为各边的中点,J为GD的中点,EJ交CD于I。已知正方形ABCD边长为10cm,则图中阴影部分的面积是__ ___ cm2.
【考点】相似三角形模型 【难度】4星 【题型】填空
【关键词】学而思,六年级,第十一题
【解析】 方法一、连结EG、FJ可得GI:IF=2:3,所以阴影部分的面积应该是正方形EFGH的十分之二,也就是大正方形的十分之一,为10 。
方法二:
根据同底等高的两个三角形面积相等,左图中阴影面积与右图中的阴影面积相等。只要找到底边的比例关系便可以解答。根据“相似三角形”就是常说的沙漏定理。来找到底边a、b的比例关系,但是需要添加辅助线,如图所示:延长EA到K,使得EA=AK
因为EK:GJ=4:1,所以EI:IJ=4:1,三角形EGJ的面积是正方形面积的八分之一()
【答案】10
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