wanlufei 的题本
初一数学·约 10 分钟·图文讲解

第8题 · OC可画在两侧,45°为什么都不变

原题没有限定OC在直角内部。第(1)问随作图为30°或150°;第(2)(3)问两种情形的∠DOE都为45°。内部把两个半角相加,外部从大半角中扣去小半角。

题目

  1. 如图4-5,∠AOB=90°。

(1)操作发现:在同一平面内,以点O为顶点,OA为始边画出∠AOC,使∠AOC=60°,观察图形后请直接写出∠COB的度数:______°。

(2)探究延伸:在(1)的条件下画出∠COB的平分线OD,∠AOC的平分线OE,观察图形后请直接写出∠DOE的度数:______°。

(3)探究拓展:在(1)(2)的条件下,若将“∠AOC=60°”改为“∠AOC=2α(0°<α<45°)”,其他条件不变,你能求出∠DOE的度数吗?若能,请写出求解过程;若不能,请说明理由。

BAO

原图

BAO

备用图

BAO

备用图

图4-5按原图重绘:一幅原图与两幅备用图都只有OA、OB;OC、OD、OE待按题意作出。

听讲解

按步骤听推理,也可以暂停后对照下方的文字讲解。

1. 原题未限定内部,先画两种OC

原图只有向右的射线大写 O 大写 A,和向上的射线大写 O 大写 B,夹角为九十度,还没有画大写 O 大写 C。从大写 O 大写 A 向上量六十度,或向下量六十度,都满足角大写 A 大写 O 大写 C 等于六十度。内部图的角大写 C 大写 O 大写 B 为九十减六十,三十度,外部图则为九十加六十,一百五十度,先说明自己画的是哪一幅。

正在准备声音,准备完成后可播放或拖动进度。 每段讲完自动暂停,想一想或动手后再继续。

答案: 第(1)问,若OC画在∠AOB内部,∠COB=30°;若画在OA下方,∠COB=150°。第(2)(3)问,两种作图都得到∠DOE=45°。

原题说“在同一平面内”,没有说“OC在∠AOB内部”。第(1)问要求观察自己画的图填写角度,先说明画的是哪一种;如果另加“OC在直角内部”,才只保留30°这一种。

先会两件事:直角为90°;角平分线把一个角分成两个相等的角。第(3)问的α读“阿尔法”,表示一个角的大小,2α就是它的2倍。

第一步:从OA向两侧量60°

先标定点O,保持OA向右、OB向上。从OA向上量60°,可以画出一条OC;从OA向下量60°,还可以画出另一条OC。

以下两张图是两种独立的作图,每张图只有一条OC。两种都满足∠AOC=60°。

ABCO

OC画在∠AOB内部:∠AOB=90°,∠AOC=60°,∠COB=30°。

ABCO

OC画在OA下方这一侧:∠AOB=90°,∠AOC=60°,∠COB=150°。

内部图里,∠AOC和∠COB拼成90°,所以∠COB=90°−60°=30°。

外部图里,从OC转向OB要经过OA,∠COB包含60°和90°,所以∠COB=60°+90°=150°。

第(2)问:内部图用两个半角相加

OE平分∠AOC,因此∠EOC=60°÷2=30°。

OD平分∠COB,因此∠COD=30°÷2=15°。

从OA向OB看,射线依次为OA、OE、OC、OD、OB。OC在OE、OD之间,所求∠DOE正好由∠EOC与∠COD拼成。

ABCDEO

OC画在∠AOB内部:∠AOB=90°,∠AOC=60°,∠COB=30°。

OE平分∠AOC,∠COE=30°;OD平分∠COB,∠COD=15°。

∠DOE=∠EOC+∠COD=30°+15°=45°。

∠DOE=∠EOC+∠COD=30∘+15∘=45∘.\begin{aligned}\angle DOE&=\angle EOC+\angle COD\\&=30^\circ+15^\circ\\&=45^\circ.\end{aligned}

外部图:从大半角中扣去小半角

此时∠COB=150°。OD平分它,所以∠COD=150°÷2=75°。

OE仍平分∠AOC,∠COE仍为30°。按OC、OE、OA、OD、OB的次序看,OE在OC与OD之间。

∠COD由∠COE和∠EOD组成。求其中的∠DOE,应从大角中扣去另一部分。

ABCDEO

OC画在OA下方这一侧:∠AOB=90°,∠AOC=60°,∠COB=150°。

OE平分∠AOC,∠COE=30°;OD平分∠COB,∠COD=75°。

∠DOE=∠COD−∠COE=75°−30°=45°。

∠DOE=∠COD−∠COE=75∘−30∘=45∘.\begin{aligned}\angle DOE&=\angle COD-\angle COE\\&=75^\circ-30^\circ\\&=45^\circ.\end{aligned}

两图结果相同,但理由的加减关系不同。外部图中的60°与150°并不合成90°,不能把内部图的相加公式直接套过去。

第(3)问:把60°改成2α,再证明

0°<α<45°给出0°<2α<90°。OC仍可以在OA两侧,刚才两种射线顺序各自保留;这个取值范围本身不能代替“在直角内部”的位置条件。

内部: ∠COB=90°−2α。OE、OD分别平分两角,因此∠EOC=α,∠COD=45°−α。

∠DOE=α+(45∘−α)=45∘.\begin{aligned}\angle DOE&=\alpha+(45^\circ-\alpha)\\&=45^\circ.\end{aligned}

外部: ∠COB=90°+2α。两个半角分别为∠COE=α、∠COD=45°+α。

∠DOE=(45∘+α)−α=45∘.\begin{aligned}\angle DOE&=(45^\circ+\alpha)-\alpha\\&=45^\circ.\end{aligned}

两种情形中α都被加上又扣掉,结果都为45°。这说明在整个给定范围内成立;代入α=30°只是在核对第(2)问,不能代替这两条一般理由。

自测:数值改变后,哪些关系保留

把∠AOC改为40°,∠AOB仍为90°,两条平分条件保留。两种位置下∠COB各是多少?再分别说明∠DOE为什么仍是45°。

展开两种位置的核对

内部∠COB=50°,两个半角为20°与25°,相加得到45°。

ABCDEO

OC画在∠AOB内部:∠AOB=90°,∠AOC=40°,∠COB=50°。

OE平分∠AOC,∠COE=20°;OD平分∠COB,∠COD=25°。

∠DOE=∠EOC+∠COD=20°+25°=45°。

外部∠COB=130°,两个半角为65°与20°,相减得到45°。

ABCDEO

OC画在OA下方这一侧:∠AOB=90°,∠AOC=40°,∠COB=130°。

OE平分∠AOC,∠COE=20°;OD平分∠COB,∠COD=65°。

∠DOE=∠COD−∠COE=65°−20°=45°。

再把∠AOB改成80°,∠AOC取60°,其余平分条件保留。此时还会是45°吗?

展开改变总角的核对

两种都变为40°。内部:∠COB=20°,∠DOE=30°+10°=40°;外部:∠COB=140°,∠DOE=70°−30°=40°。

ABCDEO

OC画在∠AOB内部:∠AOB=80°,∠AOC=60°,∠COB=20°。

OE平分∠AOC,∠COE=30°;OD平分∠COB,∠COD=10°。

∠DOE=∠EOC+∠COD=30°+10°=40°。

ABCDEO

OC画在OA下方这一侧:∠AOB=80°,∠AOC=60°,∠COB=140°。

OE平分∠AOC,∠COE=30°;OD平分∠COB,∠COD=70°。

∠DOE=∠COD−∠COE=70°−30°=40°。

总角改变,原来的45°也改变。若只交换OD、OE各自平分的对象,仍是同两条射线互换名称,它们之间的角大小不变。

选读真题:先求整角,再取一半

这道已核验中考题直接检查直角中的求角与角平分线。它还需要知道:半圆直径AB所对的圆周角∠ACB为90°;尚未学过圆的性质时,可以先跳过。

(2024·湖北·第8题)AB为半圆O的直径,点C为半圆上一点,且∠CAB=50°。①以点B为圆心,适当长为半径作弧,交AB、BC于D、E;②分别以D、E为圆心,大于12DE\frac{1}{2}DE为半径作弧,两弧交于点P;③作射线BP,则∠ABP=( )

A. 40° B. 25° C. 20° D. 15°

ABCODEP
按原题重绘:保留半圆与三组作图弧,标明A、B、C、O、D、E、P,不预标所求角度。
展开真题答案与理由

选C,20°。∠ACB=90°,再由三角形内角和求出∠ABC=180°−90°−50°=40°。

图中的圆规作图使BD=BE、DP=EP,BP为两三角形共有的边。它是作∠ABC内部平分线BP的步骤,所以∠ABP=40°÷2=20°。

这题用到相同的“整角与半角”关系;45°不变量与内外分类的理由仍看本课证明。

出处:2024年湖北省中考数学完整原卷文本复刻(解析版),第3页第8题。已核对完整题干、选项、作图步骤和图;图按题意重绘。直接考查本课45°不变量及两类作图的近五年中考原卷题仍未核实,保留这项配套缺口。