旋转相似模型:共点三角形的拉手线
旋转相似模型研究共顶点的两个相似三角形:大三角形由小三角形绕公共顶点旋转并放大得到,对应顶点连线(拉手线)本身也构成一对相似三角形,且拉手线之比等于相似比、夹角等于共点顶角。
结构:两个三角形共顶点 :小三角形 与大三角形 满足 (共点顶角相等)、(夹边成比例);虚线 、 为对应顶点的拉手线。
标准形:已知共点 的两个三角形满足顶角相等、夹边成比例,求拉手线 、 的数量关系与夹角。
适用前提与边界条件
- 两个三角形必须共顶点 ,且共点处顶角相等()、夹边成比例
- 拉手线是「对应顶点」的连线: 连 、 连 ,连错对应关系结论不成立
求解策略
- 认共点:找公共顶点 ,确认两组顶角相等(差一个公共角即得)
- 配对应:按同一旋转方向把两边配对,写出
- 证相似一:由两边成比例且夹角相等证
- 证相似二:比例式换位、夹角加公共角,证 ,得拉手线定比、夹角等于共点顶角
模型结构
如图, 与 共顶点 ,可看作小三角形 绕 旋转一个角度、再按定比放大得到大三角形 。两三角形在共点处的顶角相等:
夹边成比例:
虚线 、 是对应顶点之间的连线,称为拉手线。
核心结论与推导
结论:
- (本体相似);
- (拉手线相似);
- 拉手线之比等于相似比:,且两拉手线所在直线的夹角等于共点顶角 。
证明:由 、,依两边成比例且夹角相等,得
把比例式交叉换位得 ;两个等顶角同时加上(射线交错排布时则同时减去)公共角 ,都有
再由两边成比例且夹角相等,
于是 (定比)。设拉手线 、 所在直线交于 ,由对应角 (即 )知 、、、 四点共圆,故
即两拉手线的夹角恒等于共点顶角。
典例精析
例:如图,共点 的两个等腰直角三角形满足 ,且 、,拉手线 ,求 的长及 与 的夹角。
解:由 、,得 。又两个三角形都等腰,、,故相似比
所以 ;两拉手线夹角等于共点顶角 ,即 。
常见变式
- 双等边三角形型:共点的两个等边三角形(顶角均为 ),拉手线等长且夹角为 ( 即手拉手)。
- 双等腰直角型:顶角均为 ,拉手线等长且互相垂直。
- 正方形旋转型:共顶点的两个正方形,取相邻顶点连线即成本模型,拉手线夹角为 。
对比与联系
| 模型 | 关系 | 相似比 | 拉手线 |
|---|---|---|---|
| 旋转相似 | 共点旋转+缩放 | 一般 | 成定比、夹角为共点顶角 |
| 手拉手 | 共点纯旋转 | 相等、夹角为共点顶角 | |
| 瓜豆 | 一动一静的动态过程 | 轨迹长度成 倍 | 轨迹形状相同 |
| 婆罗摩笈多 | 共点双直角+中线 | 全等为主 | 中线与对边垂直、倍半 |
正例与反例
✅ 正例
- 共点 处 且 ,则 ,进而
❌ 反例
- 两个等腰三角形共顶点但顶角不相等时,拉手线之间没有固定夹角关系
高频误解与考试易错
- 对应顶点认错:先由「等角的两边按同一旋转方向配对」确定 、,再连拉手线
- 只证一对相似就停手:模型的价值在第二对相似 ,拉手线的数量与夹角关系都来自它
- 把拉手线夹角当成 转到 的角:拉手线夹角等于共点顶角 ,不是两三角形的摆放旋转角
常见问题
旋转相似和手拉手是一回事吗?
手拉手是旋转相似在相似比 时的全等特例:拉手线相等、夹角等于共点顶角。一般 时拉手线不再相等,而是成定比,但夹角仍是这个定角。
拉手线的夹角为什么等于共点顶角?
由 得 。设拉手线 、 交于 ,这两个等角说明 、、、 四点共圆,于是同弦 所对的 ,即拉手线夹角等于共点顶角。
图中两个三角形为什么画成等腰的?
图中 、,是「共顶点双等腰」的常见示意;一般情形两腰不必相等,只要顶角相等、夹边成比例即可。
依据与出处
- 人教版(2024 审定)九年级下册 第三十一章《相似》(2027 春起使用)
- 人教版(2024 审定)九年级上册 第二十八章《旋转》(2026 秋起使用)