上海市沙田學(xué)校 馮 祺

在初中幾何學(xué)習(xí)中，如何添置恰當(dāng)?shù)妮o助線，一直是學(xué)生們覺(jué)得有困難的問(wèn)題。其實(shí)根據(jù)條件或結(jié)論，快速、有效、合理地添置輔助線是有章可循的。例如根據(jù)常見(jiàn)的基本圖形補(bǔ)缺添輔助線；根據(jù)所用的幾何定理所在的基本圖形補(bǔ)缺添輔助線；“截長(zhǎng)補(bǔ)短”“倍長(zhǎng)中線”等。下面，介紹一種自己在多年的教學(xué)實(shí)踐中感悟到的用圖形運(yùn)動(dòng)變換的思想添輔助線的一些想法，供大家參考。

一、平移變換

平移變換主要出現(xiàn)在與梯形有關(guān)的幾何題中，如添一腰的平行線、添對(duì)角線的平行線等。

如圖1，添腰的平行線可以看成是將一腰平移；

如圖2，添對(duì)角線的平行線可以看作是平移一條對(duì)角線。

例1：如圖3所示，梯形ABCD中，AB∥CD，∠A+ ∠B= 9 0°，點(diǎn)M、N分別是AB、CD的中點(diǎn)。

求證：MN=(AB-CD)

分析：

所證等式右邊有AB－CD，通過(guò)平移一腰至DP，即可證得AP=AB－CD，且有∠ADP=90°，在Rt△ADP中，AP上的中線等于 ，故平移MN至DG，本題歸結(jié)證點(diǎn)G是AP的中點(diǎn)的問(wèn)題。

用平移變換思想得到的是輔助線的添置位置，但書(shū)寫(xiě)時(shí)仍必須使用演繹證明的規(guī)范的數(shù)學(xué)語(yǔ)言：“過(guò)點(diǎn)D分別作DP∥BC，DG∥MN，分別交AB于點(diǎn)P、G”（證明過(guò)程略）。

本題也可以通過(guò)如圖4的平移變換方法，即分別平移BC至NP，平移AD至NG得Rt△GNP，且GP=AB－CD，本題歸結(jié)為證點(diǎn)M是GP的中點(diǎn)。輔助線的書(shū)寫(xiě)方法是：

“過(guò)點(diǎn)N分別作NP∥BC，NG∥AD，分別交AB于點(diǎn)P、G”。

這種圖形運(yùn)動(dòng)變換的實(shí)質(zhì)是將相對(duì)分散的元素∠A、∠B；AD、BC變得相對(duì)集中（集中在同一個(gè)直角三角形中），使得條件與結(jié)論之間的關(guān)系變得相對(duì)明朗起來(lái)。若能領(lǐng)會(huì)平移變換的這一實(shí)質(zhì)，有些變化了的有難度的問(wèn)題就能容易解決，無(wú)形中降低了學(xué)習(xí)難度。

二、翻折變換

翻折變換是將圖形中的一部分沿某條直線翻折，利用軸對(duì)稱(chēng)性質(zhì)，翻折后的圖形與原圖形是全等形，實(shí)現(xiàn)圖形位置遷移而利于解題的方法。當(dāng)題目中出現(xiàn)角平分線或垂線時(shí)，我們可以嘗試將某個(gè)三角形沿著角平分線或垂線翻折，翻折后的圖形所在的位置就是所要添線的位置。

例2：如圖5，在△ABC中，AD平分∠BAC，

∠B=2∠C，BD=2，AC=6，

求：AB的長(zhǎng)。

分析：

因?yàn)椤螧=2∠C，可知AC＞AB，由AD平分∠BAC可知將△ABC沿AD翻折，線段AB必定落在AC上，設(shè)點(diǎn)B的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)為點(diǎn)E，則△ADE≌△ADB，得AB=AE=ACEC=6－EC，BD=ED=2，∠1=∠B=2∠C，根據(jù)三角形外角定理可以得到∠2=∠C推出ED=EC=2，從而求得AB=6－2=4?；谏鲜龇治隹傻帽绢}輔助線的寫(xiě)法：“在AC上截取點(diǎn)E，使AE=AB，聯(lián)結(jié)ED”。（證明過(guò)程略）

本題通過(guò)翻折變換，將AB變換到AC上，一看即知，只要求出EC即可，而根據(jù)已知條件和全等三角形的性質(zhì)是不難求得結(jié)果的。倘若不經(jīng)過(guò)翻折變換，很難將AB 、AC、 BD三者掛上鉤。本題還可以將△ADC沿角平分線AD翻折，同樣可求得AB=4。

三、旋轉(zhuǎn)變換

旋轉(zhuǎn)變換是將圖形中的一部分繞某一定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一定的度數(shù)到一個(gè)新的位置，同樣使部分元素相對(duì)集中，利于找到各個(gè)元素之間的互相關(guān)系的方法。

如圖7所示，“倍長(zhǎng)中線”一類(lèi)的輔助線添法，完全可以看成是將△ADC繞著中點(diǎn)D旋轉(zhuǎn)180°后得到的。

例3：如圖8，AD是△ABC的邊BC上的中線，AE

是△ABD的邊BD上的中線，且BA=BD。

求證：AC=2AE。

分析：

AE是△ABD的邊BD上的中線，則點(diǎn)E是BD的中點(diǎn)，我們可以將△ABE繞點(diǎn)E旋轉(zhuǎn)180°變換到△FDE的位置，則△FDE與△ABE全等，∠B變換到∠2，AB變換到DF，AE變換到FE，∴AF=2AE，故只要證AC=AF?！連A=BD，∴∠BAD=∠1，∵∠3=∠BAD+∠B，∴∠3=∠1+∠2，即∠3=∠ADF，∵AD是BC上的中線，∴CD=BD=AB=DF，∵AD=AD，∴△ADC≌△ADF，得AC=AF=2AE。

本題輔助線添置的書(shū)寫(xiě)方法是：“延長(zhǎng)AE至點(diǎn)F，使EF=AE，聯(lián)結(jié)DF”，這樣寫(xiě)可以保證證得△FDE≌△ABE。這種添線的思路與常說(shuō)的“倍長(zhǎng)中線”一致，但我總結(jié)的規(guī)律是：“看見(jiàn)中點(diǎn)，嘗試?yán)@這個(gè)中點(diǎn)將某個(gè)三角形旋轉(zhuǎn)180度”。因?yàn)橛泻芏嗟膸缀晤}只出現(xiàn)中點(diǎn)但并沒(méi)有中線，所以倍長(zhǎng)中線的說(shuō)法明顯有較大局限。本題通過(guò)旋轉(zhuǎn)變換，將原本相對(duì)分散的元素AB、CD；AE、AC集中在了兩個(gè)全等的三角形中，從而便于思考并解決問(wèn)題。本人在多年的教學(xué)實(shí)踐中覺(jué)得這種思考問(wèn)題的方式可應(yīng)用的范圍更廣。

總結(jié)用圖形運(yùn)動(dòng)變換的思想添輔助線的實(shí)質(zhì)，就是通過(guò)圖形運(yùn)動(dòng)變換實(shí)現(xiàn)圖形位置遷移，使相對(duì)分散的元素變得相對(duì)集中，從而更容易找到題設(shè)和結(jié)論之間的關(guān)系。當(dāng)然，有些幾何題的條件符合上述規(guī)律，用上述總結(jié)的方法，不一定能百分之百地解決問(wèn)題，有時(shí)還得結(jié)合其它添線的方法綜合使用。當(dāng)你在解幾何題碰到添線困難時(shí)，不妨用一用上述總結(jié)的方法，或許會(huì)讓你柳暗花明。