“三線合一”性質(zhì)是等腰三角形所特有的性質(zhì),指的是等腰三角形底邊上的中線、頂角的平分線、底邊上的高線互相重合。運(yùn)用該性質(zhì)解題時(shí),要注意如下三方面:
一、等腰三角形底邊上的中線,既是頂角的平分線,又是底邊上的高線
如圖1,在△ABC中,AB=AC,BD=CD,DE⊥AB于E,DF⊥AC于F,求證:DE=DF。
分析 依題意,DE和DF分別為點(diǎn)D到∠BAC兩邊的距離,要證明它們相等,可先證明點(diǎn)D在∠BAC的平分線上。
證明 連接AD。
因?yàn)锳B=AC,BD=CD,
所以AD是等腰△ABC頂角∠BAC的平分線,
則點(diǎn)D在∠BAC的平分線上。
因?yàn)镈E⊥AB于E,DF⊥AC于F,
所以DE=DF。
點(diǎn)評(píng) 本題的解答運(yùn)用了等腰△ABC底邊BC上的中線AD一定是頂角∠BAC的平分線的性質(zhì)。
如圖2,AB=AE,∠B=∠E,BC=ED,點(diǎn)F是CD的中點(diǎn),求證:AF⊥CD。
分析 注意到點(diǎn)F是CD的中點(diǎn),若連接AC、AD,那么AF是△ACD的中線。要證明AF⊥CD,只要證明△ACD是等腰三角形。
證明 連接AC、AD。
因?yàn)锳B=AE,∠B=∠E,BC=ED,
所以△ABC≌△AED。
所以AC=AD,△ACD是等腰三角形。
因?yàn)辄c(diǎn)F是CD的中點(diǎn),
所以AF是等腰△ACD底邊CD上的高線,
則AF⊥CD。
點(diǎn)評(píng) 本題的解答運(yùn)用了等腰△ACD底邊CD上的中線AF一定是底邊CD上的高線的性質(zhì)。
二、等腰三角形頂角的平分線,既是底邊上的高線,又是底邊上的中線
如圖3,在△ABC中,AB>AC,AD平分∠BAC,P是AD上的一點(diǎn),求證:AB-AC>PB-PC。
分析 要證明四條線段之間的不等關(guān)系,應(yīng)把這四條線段轉(zhuǎn)化為同一個(gè)三角形中的三邊。為了得到AB-AC的結(jié)果,可在AB上截取AE=AC,則有BE=AB-AC。為此,只要證明BE>PB-PC。
而B(niǎo)E>PB-PE,這樣只要證明PE=PC。
證明 在AB上截取AE=AC,連接PE、CE,CE交AD于F。
因?yàn)锳E=AC,AD平分∠BAC,
所以AF既是等腰△ACE底邊CE上的高線,又是等腰△ACE底邊CE上的中線。
所以AF是CE的垂直平分線。
因?yàn)镻在AF上,所以PE=PC。
因?yàn)锽E>PB-PE,BE=AB-AE,
所以AB-AC>PB-PC。
點(diǎn)評(píng) 本題的解答運(yùn)用了等腰△ACE頂角∠CAE的平分線AF一定是底邊CE上的高線,同時(shí)又是底邊CE上的中線的性質(zhì)。
如圖4,在△ABC中,AB=AC,BD⊥AC于點(diǎn)D,求證:∠CBD=∠BAC。
分析 為了得到∠BAC,可考慮作∠BAC的平分線。這樣,把證明兩角成倍數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為證明兩角是相等關(guān)系。
證明 作∠BAC的平分線AE交BC于點(diǎn)E,那么∠1=∠2=∠BAC。
因?yàn)锳B=AC,AE平分∠BAC,
所以AE⊥BC于點(diǎn)E。
即∠AEC=90°,∠1+∠C=90°,
因?yàn)锽D⊥AC于點(diǎn)D,
所以∠BDC=90°,∠CBD+∠C=90°。
則∠CBD=∠1=∠BAC。
點(diǎn)評(píng) 本題的解答運(yùn)用了等腰△ABC頂角∠BAC的平分線AE一定是底邊BC上的高線的性質(zhì)。
三、等腰三角形底邊上的高線,既是底邊上的中線,又是頂角的平分線
如圖5,在△ABC中,AB=AC,D在BA的延長(zhǎng)線上,E在AC上,且AD=AE,求證:DE⊥BC。
分析 注意到△ABC是以BC為底邊的等腰三角形,那么底邊上的高與BC垂直。要證明DE⊥BC,應(yīng)先證明DE與這條高平行。
證明 經(jīng)過(guò)A作AF⊥BC于F。
因?yàn)锳B=AC,AF⊥BC于F,
所以AF是等腰△ABC頂角∠BAC的平分線,且AF平分∠BAC,
即∠BAC=2∠BAF。
因?yàn)锳D=AE,所以∠D=∠AED。
所以∠BAC=∠D+∠AED=2∠D。
所以∠BAF=∠D,DE∥AF。
所以DE⊥BC。
點(diǎn)評(píng) 本題的解答運(yùn)用了等腰△ABC底邊BC上的高線AF一定是頂角∠BAC的平分線的性質(zhì)。