彭志忠

【摘 要】相似三角形是平面幾何中的基本圖形之一，也是初中教學(xué)中的重點之一。它在解決平面幾何的許多問題，如某些定理的證明，兩直線的位置關(guān)系，特別是有關(guān)線段的比例，乘積及和差倍分等都起著“過河搭橋”的作用。

【關(guān)鍵詞】相似三角形；平面幾何；線段；關(guān)系的運用

相似三角形是平面幾何中的教學(xué)中，能否牢固地掌握相似三角形的判定定理及有關(guān)性質(zhì)并靈活地應(yīng)用它是解決平面幾何問題的關(guān)鍵之一，也是初中學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識和基本技能的途徑之一。現(xiàn)將談?wù)勏嗨迫切卧谄矫鎺缀沃杏嘘P(guān)線段間關(guān)系的運用。

1證明兩線段相等

證明線段相等的方法較多，常用的方法是根據(jù)全等三角形、特殊四邊形的性質(zhì)等等，但是利用相似三角形→比例線段→線段相等，也是一條便捷的解題思路，它有時會解決利用全等三角形、特殊四邊形的性質(zhì)無法解決或難解決的問題，

例1：如圖：△ABC中，∠ACB=90°，CD⊥AB于D，∠BAC的平分線交CD、CB于P、E，PE∥AB交BC于F，求證：CE=BF。

證明：∵AE是∠BAC的平分線，

∴∠CAE=∠BAE，

又∵CD⊥AB，∠ACB=90°，

∴∠PDA=∠ACE=90°

則△PDA∽△ECA。

得①

又由PF∥AB得②

由①、②得③

同是，由角平分線性質(zhì)得④

又∵∠CDA=∠BCA=90，

∠CAD=∠BAC，

∴△ADC∽△ACB.

∴⑤

由③、④、⑤得，故CE=BF。

2證明線段成比例

比例式的線段是平面幾何常見類型題，它有一種變形（ad=bc）和一種特例（a2=bc），利用相似三角形對應(yīng)邊成比例的性質(zhì)證明四條線段成比例是常用的方法。下面舉例說明用這種方法證題的思路。

（1）當(dāng)所證的比例式中的線段分別是兩個三角形的兩邊時，首先考慮證這兩個三角形相似。

例2：已知△ABC內(nèi)接于圓O，∠A的平分線交BC于D，交⊙O于E。

求證：

分析：AD·AE=AC·AB

可證：△ADC∽△AEB.

證明：連結(jié)BE，∠l=∠2，∠C=∠E，

∴△ADC∽△AEB，∴

（2）當(dāng)所證比例式中的四條線段分別是兩個三角形的兩邊，但這兩個三角形不相似時，應(yīng)考慮添輔助線造成相似三角形，先使其中三條線段在兩個相似三角形中，然后再把另一條線段等量代換，從而證明求證的比例式成立。

例3：AM為△ABC的∠A的平分線，過A作一圓與BC相切于M點，并且與AB、AC分別交于E、F，求證：

分析：如圖，雖然BE、BM和CF、CM是△BEM和△CFM的邊，但這兩個三角形在一般情況下不相似。（只有O點在AM上，△BEM≌△CFM），所以，考慮連結(jié)EM、FM，則△BEM∽△BMA，△CFM∽△CMA，則有，又由角平分線性質(zhì)，得

證明：（略）

（3）當(dāng)所證比例式中的四條線段不是兩個三角形的兩邊時，應(yīng)通過作輔助線（一般是作平行線），構(gòu)成相似三角形。

例4：如圖，BD=CE，求證：AC·EF=AB·DF。

分析：因為所證等式中的四條線段不同在兩個三角形中，所以考慮作DG∥AC，這樣可使四條線段都分別在兩對相似三角形中。

證明：過D作DG∥AC，交BC于G，

∵DG∥AC，

∴△FEC∽△FDG，得①

∴△BDG∽△BAC，得②

又∵CE=BD，③

由①、②、③得，故AC·EF=AB·DF。

（4）當(dāng)四條線段在同一直線上時，可通過等量代換，使其中一條轉(zhuǎn)移，以造成兩個三角形，再證這兩個三角形相似。

例5：AD為△ABC（AB>AC）的角平分線，AD的垂直平分線和BC的延長線交于點E，求證DE2=BE·CE。

分析：這個題目要證明DE2=BE·CE，由于B、C、D、E四點在一條直線上，所以不能直接通過證明兩個三角形相似而證出。但EF是AD的垂直平分線為本題的已知條件，若連結(jié)AE，則DE=AE，即AE與DE為相等的線段。將AE代換DE2=BE·CE中的DE，有AE2=BE·CE。這樣只要證出△ACE與△BAE相似，就可證得AE：BE=CE：AE，即得證：AE2=BE·CE。

證明：如圖：連結(jié)AE，

∵EF是AD的垂直平分線，

∴EA=ED①

∵∠2+∠3=∠4，

又∵∠4=∠l+∠B（三角形外角定理），

∠l=∠2，

∴∠3=∠B.

在△ACE和△ABE中，

∵∠3=∠B，∠AEC=∠BEA，

則△ACE∽△BAE。

∵②

由①②得DE2=BE·CE.

在這個例題中，與DE相等的線段是AE，用AE代換DE后，便能順利地找出證法。從上例與數(shù)學(xué)實踐中得出：應(yīng)用等線代換這一方法證明比例式時，以找a2=bc中的a的等線為最好。

3證明線段的倍分關(guān)系

利用相似三角形證明線段的倍分關(guān)系，通常將兩線段置于兩個相似三角形中，根據(jù)相似三角形的對應(yīng)邊成比例，然后用等量代換證明。

例6：已知AB和CD是⊙O互相垂直的兩條直徑，G為的中點，連結(jié)AG交CD于E，交BC于F，求證：OE=BF.

分析：由結(jié)論OE=BF，即=，又O是圓心，是直徑AB的中點，由此可考慮利用中位線的定理把結(jié)論與條件聯(lián)系起來。由于AB是直徑，則∠AGB=90°，因此，過O作OM⊥AG交AG于M，OM=BG，而OE與BF分別是Rt△OEM和Rt△BFG的對應(yīng)邊，現(xiàn)只需證明這兩個直角三角形相似。

證明：連結(jié)BG，過O點作OM⊥AG于M，

∵AB為直徑，∴∠BGA=90°，

∴OM∥BG、AO=OB，

∴=

又∵G為的中點，且AB⊥CD，

∴∠CBG=∠A=∠EOM，

且∠BGF=∠EMO=90°。

∴Rt△OEM∽Rt△BFG。

∴=，得OE=BF.

誠然，相似三角形在線段間應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些，它還可用于解決一些線段的平方或積的和差、幾何不等式、兩角相等以及面積比等問題，這里不一一贅述。

總之，以上只是簡單地介紹相似三角形在平面幾何中有關(guān)線段間關(guān)系的運用，旨在使學(xué)生熟悉相似三角形運用的基礎(chǔ)上，逐步掌握利用它來解題的基本思路和方法?？梢约由顚W(xué)生對直線形、圓形中有關(guān)線段間關(guān)系問題的相關(guān)性質(zhì)認(rèn)識和理解，提高學(xué)生的解題能力。

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