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初一数学·约 11 分钟·二维图解

第6题 · 在CD上方作∠DBE=∠ABC

从反向射线BD起,在CD上方复制原角ABC。同一B处大弧截BC、BA、BD于M、N、P,再以P为圆心、MN为开口取上方E,作BE并保留痕迹;下方变式须补同圆下弧。

题目

如图 4-2-21,已知 ∠ABC,点 D、B、C 在同一条直线上,在直线 CD 上方作 ∠DBE,使 ∠DBE=∠ABC。(要求:尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)

ABCD
图4-2-21。D、B、C按图中顺序共线,B在中间;E和BE是待作对象,原图未给角度。

答案是下面这张成图:在CD上方作出射线BE,使∠DBE=∠ABC。原题没有给度数,不需要算一个数。

ABCDE
成图:∠DBE=∠ABC,E在直线CD上方,圆弧与交点痕迹保留。

原题要求“不写作法,保留作图痕迹”,作答留下成图和圆弧即可。下面的步骤用于学习怎样作。

先按原图指出D、B、C的顺序:B在D、C之间,所以BD向左、BC向右,是一对反向射线。只有“三点共线”这几个字,还不能确定哪一点在中间;这里须结合原图读取。

需要用到已学的尺规作等角方法:以同半径截两边,再保持两个交点的距离。直尺只连线,不用量角器测度数。正式三角形全等留在后面的选看部分。

先用同一个B处大弧,截出M、N、P

以B为圆心,取一个适当半径,画一段足够长的上方圆弧,依次交BC于M、BA于N、BD于P。

ABCDMNP
针尖固定B,笔尖沿同半径上方大弧,依次交BC、BA、BD于M、N、P。 M、N、P为教学辅助点名。

M、N、P是为讲解新增的辅助点名;原题只给A、B、C、D,E是待作点。因为三个交点来自同一个圆心和开口,所以BM=BN=BP。不要把A、C、D当作等距交点:原题没有给AB、BC、BD等长。

量取原角两交点之间的MN

把圆规针尖对准M、笔尖对准N,保留MN这个开口。这里量取的是两个交点间的距离,和刚才B处的共同半径是两个量。

ABCDMNP
量距示意:针尖在M、笔尖在N,两脚开口MN。虚线表示量取的距离,不是新画的圆弧。 M、N、P为教学辅助点名。

虚线表示圆规量取的距离,并不是作图必须新增的一段圆弧。

以P为圆心,用MN取上方交点E

新角从BD起,P已经在BD上。保持刚才MN的开口,把针尖放在P,画短弧,与B处的大弧交于CD上方的E。

ABCDMNPE
针尖固定P,开口MN保持;两弧在CD上方交出E。 M、N、P为教学辅助点名。

E同时在两段弧上:在B处的弧上,给出BE=BM;在P处、半径为MN的弧上,给出PE=MN。这两条关系一起固定了E的位置,不能在B处圆弧上随便选一点。

从B经过E,继续作射线BE

用直尺从B经过E向前作射线BE。BD与BE组成所求的∠DBE。

ABCDMNPE
从B经过E继续向前作射线BE,起点B和各交点保持。 M、N、P为教学辅助点名。

原角ABC由BA、BC组成。用同样半径和同样交点间距复制后,新角DBE与它相等。

BM=BN=BP=BE,MN=PE。

从BD起,按尺规作等角的方法:∠DBE=∠ABC,E取在CD上方。

ABCDMNPE
同半径、同交点间距,得到两个相同大小的角。 M、N、P为教学辅助点名。

因此可按页首成图作答。检查三处:顶点仍是B,起始边是BD,E在CD上方;最后保留画弧与交点痕迹。

回看:针尖固定、开口保持、射线过E

方框为针尖,菱形为笔尖,蓝虚线为圆规开口。B处大弧和P处短弧显示真实圆周运动;作BE时从B经过E继续延伸。静音时也可按正文与步骤图复查。

探索中的度数、半径倍数只是自选示意,原题没有这些数。换半径时A、B、C、D保持;辅助交点随同一开口改变,复制出的角大小仍由原角确定。换到下方条件表示重新取E,固定讲解的声音和字幕停止。

选看:已学三角形全等时怎样核验

展开三组对应边与角

对照△BMN与△BPE,顶点B对应B,M对应P,N对应E。

BM=BP、BN=BE,来自同一B处圆弧;MN=PE,来自以P为圆心、MN为半径的短弧。

三边对应相等,用SSS判定:

△BMN≅△BPE.\triangle BMN\cong\triangle BPE.∠MBN=∠PBE.\angle MBN=\angle PBE.

BM沿BC,BN沿BA,所以∠MBN与∠ABC大小相同;BP沿BD,∠PBE就是∠DBE。由此核对∠DBE=∠ABC。这里并没有额外假设AB=BC=BD。

自测:改到CD下方,要补什么?

沿用上面同半径、同MN间距的作法。若把要求改成“在直线CD下方作∠DBE=∠ABC”,原来只在上方画过的B处圆弧够用吗?哪些距离保持,E怎样重新选?

展开下方变式与理由

先把以B为圆心、同一半径的圆弧延到下方,保证它经过需要取交点的位置。上方弧与M、N、P保留,仍用MN作为下一次开口。

再以P为圆心、MN为半径,在CD下方画短弧,取两弧下方交点为新的E,作射线BE。下图已按新条件重新取E;不是原题上方E的答案图。

ABCDMNPE
成图:∠DBE=∠ABC,E在直线CD下方,圆弧与交点痕迹保留。 M、N、P为教学辅助点名。

共同半径和MN间距保持,角的大小相同,改变的是要求的那一侧与相应弧段。不能说“前三步完全一样、直接取下方交点”:原来若只画足上方弧,就须补下方弧。

可迁移的顺序:先认顶点、起始边和指定侧,再用同半径与同交点间距定点,最后作射线。顶点是否在原处,不决定是否需要另画起始边;本题BD本来已经给出。

配套真题:2024·北京·第7题

这道原卷题的三步作法同样保持半径与交点间距,直接对应本题的作等角方法。

(2024·北京·第7题)下面是“作一个角使其等于∠AOB”的尺规作图方法。

(1)如图,以点O为圆心,任意长为半径画弧,分别交OA,OB于点C,D;

(2)作射线O′A′,以点O′为圆心,OC长为半径画弧,交O′A′于点C′;以点C′为圆心,CD长为半径画弧,两弧交于点D′;

(3)过点D′作射线O′B′,则∠A′O′B′=∠AOB。

已知角AOB

OABCD

所作角A′O′B′

O′A′B′C′D′
按原卷位置关系重绘。左图保留已知角与第一条圆弧;右图保留两条圆弧及过D′的射线O′B′。虚线分别连接CD与C′D′。图形为示意,没有给定角度值。

上述方法通过判定△C′O′D′≌△COD得到∠A′O′B′=∠AOB,其中判定△C′O′D′≌△COD的依据是

(A)三边分别相等的两个三角形全等

(B)两边及其夹角分别相等的两个三角形全等

(C)两角及其夹边分别相等的两个三角形全等

(D)两角分别相等且其中一组等角的对边相等的两个三角形全等

展开真题答案与说明

答案A。OC=OD,O′C′=O′D′=OC,C′D′=CD;△C′O′D′与△COD三条对应边分别相等,采用选项A的全等依据,得到所作角与原角相等。

真题中的C、D与本题的C、D各指各图对象,不能混用。本题另外给了反向起始边BD,并指定CD上方,作图后还须检查位置。

原卷扫描PDF(第2页第7题)。