婆罗摩笈多模型:共顶点双直角出全等

婆罗摩笈多模型指两个直角三角形共直角顶点且两组边分别相等,一个三角形可看作另一个绕顶点旋转90°,从而对应对角线相等且互相垂直。

结构:图中 OO 为公共直角顶点,AA 在 OO 正上方、BB 在 OO 左侧、DD 在 OO 右侧,CC 在线段 OAOA 上,满足 OA=OBOA=OB、OC=ODOC=OD,∠AOD=∠BOC=90°\angle AOD=\angle BOC=90°,连接 ADAD 与 BCBC。

标准形:OA=OBOA=OB,OC=ODOC=OD,∠AOD=∠BOC=90°⇒△AOD≅△BOC⇒AD=BC\angle AOD=\angle BOC=90° \Rightarrow \triangle AOD \cong \triangle BOC \Rightarrow AD=BC 且 AD⊥BCAD \perp BC。

适用前提与边界条件

  1. 两组等边必须共用同一顶点且张成直角(如 OA=OBOA=OB、OC=ODOC=OD、∠AOD=∠BOC=90°\angle AOD=\angle BOC=90°)
  2. 结论线段是交叉连接的那两条(ADAD 与 BCBC),不是邻边

求解策略

  1. 认结构:共顶点 OO、两组等边、直角相对,锁定婆罗摩笈多位形
  2. 证全等:SAS(OA=OBOA=OB,夹角 90°90°,OD=OCOD=OC)得 △AOD≅△BOC\triangle AOD \cong \triangle BOC
  3. 取结论:AD=BCAD=BC
  4. 补垂直:用旋转 90°90° 视角,或延长两线相交、用全等给的等角替换导直角,证 AD⊥BCAD \perp BC

模型结构

是公共顶点,射线 向上、 向左、 向右, 落在线段 上。条件 、 且 。交叉连接 、,两条线段就是模型要研究的对象。

OABDCQ
OA=OB、OC=OD,直角共顶点 O,交叉线段 AD 与 BC 相等且垂直

核心结论与推导

结论: 且 。

证明:在 与 中,(已知),,(已知),故

再证垂直:设 与 交于点 。在 中两锐角互余,。由 、、 共线及全等所得 ,在 中有 、,故

即 。

旋转视角:把 绕 逆时针旋转 , 落到 、 落到 ,三角形整体与 重合。旋转 保距且使对应方向垂直,相等与垂直一次说清。

典例精析

例:如图位形,,,求 与 的关系及 的长。

解:由模型 ,故 且 。在 中,

故 同理成立。

点评:数据给了两直角边,勾股定理一步出斜边;真正值钱的是「垂直」这一半结论,综合题里常拿它接面积或坐标。

常见变式

  1. 正方形外衣:两个正方形共顶点,交叉连线相等且垂直——本模型的标准包装。
  2. 中点加码:取 、 中点连线讨论与 的关系,是全等之后的常见追问。
  3. 一般角推广:把 换成任意等角 ,全等仍在,垂直退化为「夹角等于 的补角关系」,思想不变。

对比与联系

模型共顶点图形旋转角结论
手拉手模型两等边三角形连线相等、夹角
婆罗摩笈多模型两等腰直角结构连线相等且垂直
脚拉脚模型两等腰三角形顶角 连线相等、夹角随

正例与反例

✅ 正例

  • OA=OBOA=OB、OC=ODOC=OD、∠AOD=∠BOC=90°\angle AOD=\angle BOC=90°(两正方形共顶点是常见外衣),则 AD=BCAD=BC 且 AD⊥BCAD \perp BC

❌ 反例

  • 看到两个直角三角形共顶点就直接写 AD⊥BCAD \perp BC:缺少两组等边条件时垂直结论不一定成立

高频误解与考试易错

  • 全等对应找错:是 △AOD≅△BOC\triangle AOD \cong \triangle BOC(交叉配对),不是 △AOB≅△COD\triangle AOB \cong \triangle COD
  • 只证相等漏垂直:AD=BCAD=BC 与 AD⊥BCAD \perp BC 是孪生结论,考试常考垂直那半,证明用「旋转 90°90° 保持方向差」最快
  • 误用条件:只有共顶点加直角而两组边不相等时,全等不成立;此时连相似也需两边成比例才成立,不能直接套用

常见问题

模型名字什么意思?
纪念印度数学家婆罗摩笈多,其原定理讲圆内接垂直对角线四边形;初中课本借其名指这类共顶点旋转全等结构。
为什么全等之外还垂直?
把 △AOD\triangle AOD 绕 OO 旋转 90°90° 恰与 △BOC\triangle BOC 重合(OAOA 转到 OBOB、ODOD 转到 OCOC)。旋转 90°90° 的图形,对应线段长度相等、方向垂直,所以 AD=BCAD=BC 且 AD⊥BCAD \perp BC。
和手拉手模型什么关系?
手拉手是两个等边三角形共顶点(旋转 60°60°),本模型是两个等腰直角结构共顶点(旋转 90°90°),思想一致:共顶点加等边加定角,旋转出全等。

依据与出处

  • 人教版(2024 审定)八年级上册 第十四章《全等三角形》