如图,在△ABC中,∠ABC=90°,AB=2,BC=4.在BC的上方作△BCD,使BD=BC,BD交AC于点E.若∠D=∠A,则AE的长为_______.
一、拓展已知条件
AB=2,BC=4,由勾股定理,可得AC=2√5
BC=BD=4,△BCD中作CD边或BC边上的高,易得CD=8/√5
(不写成8√5/5是因为中间过程8/√5更简洁,计算可能会更简单)
由两角相等可得△ABE∽△DCE
由∠A=∠D可联想到四点共圆
二、不同解法
1、相似+方程组
过点B作BF⊥CD于点F
由tanD=tanA=2,BD=BC=4 可得DF=4/√5,CD=2DF=8/√5
设AE=x,DE=y,则BE=4-y,CE=2√5-x
∵△ABE∽△DCE ∴AB/DC=AE/DE=BE/CE
即2:8/√5=x:y=(4-y):(2√5-x) 解得x=6√5/11
(也可以一开始就把DE用AD表示,则只需要设x解方程即可)
2、四点共圆+歪8双相似
∠BAC=∠BDC,同侧等角,四点共圆
∴∠ADE=∠BCE,∠DAE=∠CBE,AD=6/√5
∴△ADE∽△BCE ∴DE/CE=AD/BC=3/(2√5)
∵△ABE∽△DCE ∴AE/DE=AB/DC=√5/4
∴AE/CE=3/8 ∴AE=3/11AC=6√5/11
3、勾股定理+正8相似
过点D作DF⊥BC于点F,交AC于点G
设CF=x,则BF=4-x,DF=2x
在RT△BDF中,由勾股定理,得
(2x)^2+(4-x)^2=4^2 解得x=8/5(取正)
∴CF=8/5,DF=16/5,GF=4/5,CG=4√5/5
∴DG=12/5,AG=6√5/5
∵△ABE∽△DGE ∴AE/GE=AB/GD=5/6
∴AE=5/11AG=6√5/11
4、解三角形、三角函数
在△ABE中,tanA=2,AB=2,只要求出tan∠ABE,就能解出AE
可以在方法3的基础上,由∠ABE=∠BDF,得出tan∠ABE=3/4
也可以由∠ABE=∠DCE,用几何法直接求出tan∠DCE
CF、FG、DG长不必按实际长度计算,只要符合tan∠DCF=2,tan∠GCF=1/2即可
过点E作EH⊥AB于点H(为了方便,单独把这个三角形画出来)
在RT△EAB中,tanA=2,tanB=3/4,AB=2
设AH=3m,EH=6m,BH=8m
则AB=11m=2,m=2/11
AE=3√5m=6√5/11
也可以在△BCE中,由tan∠EBC=4/3,BC=4,tan∠BCE=1/2,先求出CE,再求AE.解法类似,不再赘述.
5、12345模型+相似
tan∠BDC=tanA=2,tan∠DBF=1/2
由12345模型,知tan∠GBC=4/3
∴CG=4/3BC=16/3
∵△ABE∽△CGE ∴AE/CE=AB/CG=3/8
∴AE=3/11AC=6√5/11
6、解析法(坐标法)
直线BD解析式为 y=4/3x
直线AC解析式为y=-1/2x+2
联立方程组,得x=12/11,y=16/11
∴E(12/11,16/11) ,A(0,2)
由两点间距离公式,可得 AE=6√5/11
三、小结1、等腰最常见辅助线——三线(通常作高)
2、歪8相似侧边已知通常需要解方程组
3、构造相似时,优先构造正A正8相似,避免构造歪A歪8相似,因为通常前者计算量较小,比如本题中的方法3和方法5计算量就明显小于方法1.
4、当存在互相垂直的边,且建立平面直角坐标系后,各点的坐标容易求得的前提下,可以尝试用解析法,但通常情况下,解析法计算量会更大.