半角模型:正方形中的45°角
半角模型指正方形内从顶点引出的 45° 角(直角的一半),两边分别交两邻边于 E、F,则 EF 恒等于 BE 与 DF 之和,证法是把一个三角形绕顶点旋转 90° 拼合。
结构:正方形 ABCD 中,E 在 BC 上、F 在 CD 上,∠EAF=45°,恰为直角 ∠BAD 的一半,连接 EF。
标准形:正方形 ABCD 中 ∠EAF=45°(E∈BC,F∈CD),则 EF=BE+DF。
适用前提与边界条件
- 外层必须是正方形(或含直角的等腰结构),否则旋转后拼不合
- 小角必须恰为外层大角(顶角)的一半,45° 配 90°、60° 配 120° 同理,这里不是内角与外角的关系
求解策略
- 旋转拼合:把 △ADF 绕 A 旋转 90°,使 AD 落到 AB,F 落到 CB 延长线上的 G
- 证共线:由 ∠ABG=90° 说明 G、B、E 在同一直线上
- 二次全等:△GAE≅△FAE(SAS),得 EF=GE=GB+BE=DF+BE
- 活推论:△CEF 周长等于两倍边长,常用于反向求边
模型结构
正方形 ABCD 中,E 在 BC 上、F 在 CD 上,从顶点 A 引出的 ∠EAF=45°,恰好是直角 ∠BAD 的一半——「半角」由此得名。
正方形 ABCD 中 ∠EAF=45°,E 在 BC、F 在 CD
核心结论与推导
结论:EF=BE+DF。
证明:把 △ADF 绕 A 顺时针旋转 90°,则 AD 落到 AB,F 落到 CB 延长线上的点 G,且 BG=DF,AG=AF。
- 由 ∠ABG=∠ADF=90° 与 ∠ABE=90°,知 G、B、E 共线;
- ∠GAE=∠GAB+∠BAE=∠FAD+∠BAE=90°−45°=45°=∠FAE;
- 故 △GAE≅△FAE(SAS:AG=AF,夹角同为 45°,AE 公共)。
于是 EF=GE=GB+BE=DF+BE。■
典例精析
例:正方形 ABCD 边长为 6,∠EAF=45°,BE=2,求 DF。
解:设 DF=x,由结论 EF=2+x。又 CE=4,CF=6−x,在直角 △CEF 中由勾股定理:
42+(6−x)2=(2+x)2⇒16+36−12x+x2=4+4x+x2⇒x=3.
点评:半角结论把斜边 EF 翻译成两直角边的关系,再交给勾股定理列方程,是本模型的标准解题链。
常见变式
- 反向给件:已知 EF=BE+DF,反推 ∠EAF=45°(结论可逆,证法同为旋转)。
- 等腰直角版:等腰直角三角形直角顶点引 45° 角,结论与证法平移成立。
- 周长版:求 △CEF 周长,直接答两倍边长,是填空压轴常客。
对比与联系
| 模型 | 旋转角 | 核心结论 |
|---|
| 半角模型 | 90°(正方形) | EF=BE+DF |
| 手拉手模型 | 等边三角形的 60° | 拉手线等长 |
| 截长补短模型 | 不依赖旋转 | 和差化相等再全等 |
正例与反例
✅ 正例
- 正方形 ABCD 中 ∠EAF=45°,E∈BC、F∈CD,则 EF=BE+DF
❌ 反例
- ∠EAF 不是 45° 时也套 EF=BE+DF:半角条件缺失,结论一般不再成立
高频误解与考试易错
- !旋转方向选反:要把含 DF 的三角形转向 BC 所在一侧,转反了拼不到同一直线上
- !忘记证 G、B、E 共线:旋转后三点共线是拼合的前提,需用 ∠ABG=90° 说明
- !结论记反边:是 EF=BE+DF,不是 EF=BE+CF,注意 F 在 CD 上、对应段是 DF
常见问题
为什么旋转 90° 就能拼合?
正方形给出
AD=AB 且
∠DAB=90°,绕
A 把
△ADF 旋转
90°,
AD 落到
AB,
DF 落到
BC 的延长线上,
G、
B、
E 共线,两段拼成一段。
第二次全等靠什么?
SAS:
AG=AF(旋转保持),
∠GAE=90°−45°=45°=∠FAE,
AE 公共,故
△GAE≅△FAE。
模型还有什么推论?
△CEF 的周长恰为正方形边长的两倍;
A 到
EF 的距离等于边长;
EA、
FA 分别平分
∠BEF、
∠DFE。
能脱离正方形推广吗?
可以。等腰直角三角形直角顶点引
45° 角、顶角
120° 的等腰三角形内引
60° 角,都是同一「半角」结构的变体,证法同为旋转拼合。
依据与出处
- 人教版(2024 审定)九年级上册 第二十八章《旋转》(2026 秋起使用)
- 人教版(2024 审定)八年级下册 第二十一章《四边形》(正方形)