折叠模型:翻折前后的不变量

折叠模型研究图形沿一条直线翻折的问题:翻折本质是轴对称变换,折痕是对称轴,翻折前后对应边相等、对应角相等、折痕垂直平分对应点连线;抓住这些不变量,再配合勾股定理或相似三角形列方程即可。

结构:△ABC\triangle ABC 中 DD 在边 BCBC 上,将 △ABD\triangle ABD 沿折痕 ADAD 翻折,点 BB 的对应点为 B′B^{\prime};虚线 AB′AB^{\prime}、DB′DB^{\prime}、BB′BB^{\prime} 为翻折后的对应边与对应点连线。

标准形:图形沿某直线翻折,已知部分边长或角度,求翻折后的边长、角度、折痕位置或落点位置。

适用前提与边界条件

  1. 翻折前后的两个图形全等:对应边、对应角、周长、面积全部保持不变
  2. 折痕是对应点连线的垂直平分线:图中 ADAD 垂直平分 BB′BB^{\prime},这是折叠独有的定位关系

求解策略

  1. 定折痕:明确对称轴(折痕)及折叠后不动的点、成对的点
  2. 写不变:对应边相等、对应角相等、折痕垂直平分对应点连线
  3. 画落点:按轴对称画出 B′B^{\prime} 的位置,判断落在边线上还是图形内
  4. 列方程:在直角三角形中用勾股定理,或利用相似、面积建立方程

模型结构

如图, 中, 是边 上一点。将 沿直线 翻折,点 的对应点为 ,翻折后的对应边 、 及对应点连线 均以虚线表示, 是折痕。

ABCDB′
△ABD 沿 AD 翻折,B 的落点为 B′,AB′、DB′、BB′ 为虚线,折痕 AD 垂直平分 BB′

核心结论与推导

结论:翻折前后两部分关于折痕成轴对称,故

  1. 对应边相等:,;
  2. 对应角相等:,,;
  3. 折痕垂直平分对应点连线: 垂直平分线段 。

证明:折叠是把图形沿折痕翻转 的刚体运动,不改变任何长度与角度,故翻折前后的 与 完全重合(全等),对应边、对应角相等。

又由轴对称的性质,对应点 、 的连线被对称轴垂直平分,因此 且 经过 的中点。

典例精析

例:如图,将 沿 翻折得到 。已知 ,,求 。

解:在 中由内角和,

由折叠前后对应角相等,。点 、、 共线,落点 与 在 同侧,点 处三个角合成平角:

常见变式

  1. 矩形折叠勾股型:矩形一角沿直线折叠落到对边上,设未知段为 ,用对应边相等配合勾股定理解方程,是中考最高频的折叠题型。
  2. 折叠落边型:落点恰在另一边上时,落点到两端距离可由对应边直接转移,常结合等腰三角形。
  3. 折叠+相似型:折叠后出现平行线,构成 A 字或 8 字相似,用比例求折痕或落点。

对比与联系

模型变换不变量典型工具
折叠轴对称(翻折)边长、角度、面积勾股方程、垂直平分
将军饮马主动作对称点到直线距离化折为直求最短
半角模型旋转拼合边长、角度
手拉手旋转边长、角度全等三角形

正例与反例

✅ 正例

  • 将 △ABD\triangle ABD 沿 ADAD 翻折到 △AB′D\triangle AB^{\prime}D,则 AB=AB′AB=AB^{\prime},DB=DB′DB=DB^{\prime},∠ADB=∠ADB′\angle ADB=\angle ADB^{\prime}

❌ 反例

  • 认为折叠后图形会改变大小:翻折是保长变换,长度、角度、面积均不变,只有位置改变

高频误解与考试易错

  • 只记边长相等、漏掉垂直平分:求折痕位置或落点时,AD⊥BB′AD\perp BB^{\prime} 且平分 BB′BB^{\prime} 往往是关键
  • 落点 B′B^{\prime} 的相对位置想当然:先确定落点在某条边或内部,再画折叠后的图形
  • 用折叠前的角去减而不用全等角:求角应先写「折叠前后对应角相等」,再在平角、内角和里计算

常见问题

折叠和轴对称是什么关系?
折叠就是轴对称变换的物理语言:折痕所在直线是对称轴,翻折后的图形与原图形关于折痕成轴对称,所有轴对称的性质都可以直接搬用。
求折叠后的未知长度,一般怎么列方程?
设未知线段为 xx,用「对应边相等」把相关线段都用 xx 表示,再找一个直角三角形用勾股定理列方程(矩形折叠最常见);有平行条件时也可用相似三角形列比例。
折痕一定经过图形上的点吗?
折痕是一条直线,其上的点(如图中折痕与边的交点 DD)折叠后位置不变;不在折痕上的点成对出现(如 BB 与 B′B^{\prime}),连线被折痕垂直平分。

依据与出处

  • 人教版(2024 审定)八年级上册 第十五章《轴对称》(折叠的性质)
  • 人教版(2024 审定)八年级下册 第二十章《勾股定理》(折叠中的方程计算)