我們在學(xué)習(xí)過程中有時會遇到關(guān)于45°角的問題,如何解決這類問題?下面,我們通過一道試題來一探究竟。
例題 如圖1,在平面直角坐標(biāo)系中,已知點A(4,0)、B(-6,0),點C是y軸上的一個動點,當(dāng)∠BCA=45°時,求點C的坐標(biāo)。
圖1
【解析】由于本題沒有交代點C在y軸正半軸還是負(fù)半軸,因此這道題目中點C的位置需要分兩種情況討論。這兩個位置正好關(guān)于x軸對稱,因此我們只需討論點C在y軸正半軸的情況,然后由對稱性求出點C在y軸負(fù)半軸的情況。
(方法一)如圖2,以45°角為基礎(chǔ),構(gòu)造等腰直角三角形,由△BCF與△BDE全等,設(shè)法求出OC的長。
解:如圖2,過點B作BD⊥BC,交CA的延長線于點D,過點B作x軸的垂線,分別過點C、點D作x軸的平行線,分別交過B點的x軸的垂線于點F、點E。
∴∠CBD=90°,∠E=∠F=90°,
∴∠CBF+∠DBE=90°,∠DBE+∠BDE=90°。
∴∠CBF=∠BDE,
∵∠BCD=45°,
∴△BCD是等腰直角三角形,
∴BC=BD,∴△BCF≌△DBE。
設(shè)OC=m,則BF=DE=m,
∵A(4,0),B(-6,0),
∴OB=CF=BE=6,∴DG=m-6。
∵OA∥DG,∴△AOC∽△DGC,
∴[OADG]=[OCCG],[4m-6]=[mm+6],
解得m1=12,m2=-2(舍去)。
∴C點坐標(biāo)為(0,12)。
由對稱性可知,當(dāng)點C在y軸負(fù)半軸時,點C的坐標(biāo)為(0,-12)。
(方法二)如圖3,再過點D作DH⊥x軸于點H,其實這一思路與前一思路類似,因為△BOC與△CFB全等,△BDE與△DBH全等,所以△BOC與△DHB全等。求m值的時候,可利用△AOC與△ADH相似來解決。
(方法三)如圖4,構(gòu)造等腰直角三角形,還可以過點B作BK⊥AC于點K。
解:過點B作BK⊥AC于點K,設(shè)OC=m,則△BCK為等腰直角三角形。
在Rt△BOC中,
BC=[OB2+OC2]=[m2+36],
∴CK2=[m2+362]。
同理:AC=[m2+16]。
∵△AOC∽△AKB,
∴AB·OC=AC·BK,∴BK=[10mm2+16],
∴[100m2m2+16]=[m2+362],解得m=12。
(方法四)過點A作BC的垂線,解題思路同方法三。
(方法五)利用同弧所對的圓心角是圓周角的2倍,將45°角轉(zhuǎn)化為90°角來解決問題。
解:如圖5,設(shè)△ABC的外接圓圓心為M,∵∠ACB=45°,∴∠AMB=90°,且MA=MB。
∴△AMB為等腰直角三角形,∵AB=10,∴MA=MB=[52],M(-1,5)。
∵C(0,m),∴CM=[1+m-52]。
∴[1+m-52]=[52],解得m=12。
(方法六)套用兩角和的正切公式:tan(α+β)=[tanα+tanβ1-tanαtanβ]來解決。
解:設(shè)∠BCO=α,∠ACO=β,OC=m,則tanα=
=[6m],tanβ=[4m]。
∵tan(α+β)=[tanα+tanβ1-tanαtanβ],
∴1=[6m+4m1-6m·4m],解得m=12。
【點評】從以上解法可以看出,遇到45°角,有兩種常用處理思路:
一是設(shè)法作垂線段,將45°角置于直角三角形中,構(gòu)造等腰直角三角形。若是遇到斜著放的直角,可以考慮構(gòu)造“K型”相似來解決。
二是利用同弧所對的圓心角是圓周角的2倍,將45°角轉(zhuǎn)化為直角。運用兩角和的正切公式非常簡便,但由于這個公式是高中的內(nèi)容,在這里使用屬于超綱,如果使用,請務(wù)必將公式寫清楚。
(作者單位:江蘇省海安市海陵中學(xué))