【图形定义】
如图,将正 $n$ 边形绕点 $A$ 顺时针旋转 $60^\circ$ 后,发现旋转前后两图形有另一交点 $O$,连接 $AO$,我们称 $AO$ 为“叠弦”;再将“叠弦”$AO$ 所在的直线绕点 $A$ 逆时针旋转 $60^\circ$ 后,交旋转前的图形于点 $P$,连接 $PO$,我们称 $\angle OAB$ 为“叠弦角”,$\triangle AOP$ 为“叠弦三角形”.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
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    几何部分
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    几何模型
    >
    共顶点模型
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    几何模型
    >
    共顶点模型
  1. 【探究证明】
    (i)请在图1和图2中选择其中一个证明:“叠弦三角形”(即 $\triangle AOP$)是等边三角形;
    (ii)如图2,求证:$\angle OAB=\angle OAE'$.
    标注
    • 题型
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      几何部分
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      几何模型
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      共顶点模型
    答案
    解析
    (i)因为四边形 $ABCD$ 是正方形,
    由旋转知 $AD=AD'$,$\angle D=\angle D'=90^\circ$,$\angle DAD'=\angle OAP=60^\circ$.
    所以 $\angle DAP=\angle D'AO$.
    所以 $\triangle APD\cong \triangle AOD'$ $\mathrm {\left(ASA\right)}$.
    所以 $AP=AO$,又 $\angle OAP=60^\circ$,
    所以 $\triangle AOP$ 是等边三角形.
    (ii)如下图,作 $AM\perp DE$ 于 $M$,作 $AN\perp CB$ 于 $N$.因为五边形 $ABCDE$ 是正五边形,
    由旋转知:$AE=AE'$,$\angle E=\angle E'=108^\circ$,$\angle EAE'=\angle OAP=60^\circ$.
    所以 $\angle EAP=\angle E'AO$.
    所以 $\triangle APE\cong \triangle AOE'$ $\mathrm {\left(ASA\right)}$.
    所以 $\angle OAE'=\angle PAE$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle AEM$ 和 $\mathrm {Rt}\triangle ABN$ 中,
    $\begin{cases}\angle M=\angle N=90^\circ,\\
    \angle AEM=\angle ABN=72^\circ,\\
    AE=AB\end{cases}$
    所以 $\mathrm {Rt}\triangle AEM\cong \mathrm {Rt}\triangle ABN$ $\mathrm {\left(AAS\right)}$
    所以 $\angle EAM=\angle BAN$,$AM=AN$.
    在 $\mathrm {Rt}\triangle APM$ 和 $\mathrm {Rt}\triangle AON$ 中,
    $\begin{cases}AP=AO,\\
    AM=AN.\end{cases}$
    所以 $\mathrm {Rt}\triangle APM\cong \mathrm {Rt}\triangle AON$ $\mathrm {\left(HL\right)}$.
    所以 $\angle PAM=\angle OAN$,
    所以 $\angle PAE=\angle OAB$,
    所以 $\angle OAE'=\angle OAB$.
  2. 【归纳猜想】
    (i)图1、图2中“叠弦角”的度数分别为
    (ii)图n中,“叠弦三角形” 等边三角形(填“是”或“不是”);
    (ii)图n中,“叠弦角”的度数为 (用含 $n$ 的式子表示).
    标注
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      几何部分
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      几何模型
      >
      共顶点模型
    答案
    (i)$15^\circ$;$24^\circ$
    (ii)是
    (iii)$60^\circ-\dfrac{180^\circ}{n}$
    解析
    (iii)$\angle OAB=\left[\left(n-2\right) \times 180^\circ\div n-60^\circ\right] \div 2 =60^\circ-\dfrac{180^\circ}{n}$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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