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        初探初中幾何輔助線的添加策略

        2020-03-04 08:42:36
        科學(xué)咨詢 2020年40期
        關(guān)鍵詞:方法

        樊 勃

        (黑龍江省齊齊哈爾市第二十八中學(xué) 黑龍江齊齊哈爾 161000)

        幾何是初中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)模塊,它可以讓學(xué)生在圖形的探究過程中感受到數(shù)學(xué)的魅力,產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣,實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)推理、想象與判斷能力的提升。在解決幾何問題時(shí)合理的添加輔助線可以讓復(fù)雜的圖形變得更加容易觀察、對(duì)比,以此快速找到解題方法。但是,對(duì)于初中生來說輔助線的添加方法并不容易掌握,需要學(xué)生長(zhǎng)期的練習(xí)與思考。下面,筆者對(duì)初中幾何輔助線的添加方法進(jìn)行了探討,僅供參考。

        一、中點(diǎn)法

        如果在幾何題目中給出了“中點(diǎn)”“中線”等條件,那么我們?cè)诮鉀Q問題時(shí)可以將思考的重點(diǎn)放在線段的中點(diǎn)處,通過中位線定理確定各線段之間的關(guān)系,或是求證三角形之間的全等關(guān)系,以此從題目中找到更多的已知條件,獲得解題思路。

        例1:如圖,點(diǎn)E、點(diǎn)F是線段BC、AD的中點(diǎn),且AB=CD,射線BA與射線EF相交于點(diǎn)G,射線CD與射線EF相交于點(diǎn)H,求證∠BGE=∠CHE。

        分析:因?yàn)辄c(diǎn)E、點(diǎn)F 是線段B C、AD的中點(diǎn),所以我們可以嘗試將AC連接在一起,并取其中點(diǎn)P,構(gòu)造三角形PEF。只要證明PE=PF,便可以利用三角形中位線的性質(zhì)證明∠BGE=∠CHE。

        證明:連接AC,并在AC上取中點(diǎn)P,連接PE、PF。因?yàn)镋為BC的中點(diǎn),所以PE//AB,且2PE=AB,F(xiàn)是BC的中點(diǎn),則PF//CD,2PF=CD。

        已 知 線 段A B = C D , P E = P F , 等 邊 對(duì) 等 角 可 得∠PEF=∠PFE,因?yàn)镻E//AB,所以∠BGE=∠PEF,因?yàn)镻F//CD,所以有∠CHE=∠PFE,所以∠BGE=∠CHE。

        二、平行線法

        平行線法,是指通過添加某一直線的平行線解決幾何問題的方法[1]。這種方法可以證明圖形中某些邊、角的相等關(guān)系。

        例2:如圖所示,在直角三角形ABC中,點(diǎn)D為斜邊AB上的中點(diǎn),且DEDF,線段DE、DF分別交AC、BC于E、F,求證AE2+BF2=EF2。

        分析:求證AE2+BF2=EF2也就是證明三條線段滿足直角三角形的三邊關(guān)系特征,所以我們不妨嘗試采用平行線法將AE、BF、EF三條線段整合到同一個(gè)三角形之中,通過證明該三角形為直角三角形證明等式成立。

        證明:過點(diǎn)A作線段AG//BC,延長(zhǎng)線FD與AG交于點(diǎn)G,因?yàn)椤螦DG=∠BDF,AD=BD,∠GAD=∠B,所以?DFB與?DGA全等,所以FB=GA,GD=DF,所以ED為FG的中垂線,EG=EF。連接EG,因?yàn)椤螱AE=∠C=90°,所以?AEG為直角三角形,AE2+BF2=GA2+AE2=EG2=EF2,所以AE2+BF2=EF2。

        三、連對(duì)角線法

        在四邊形解題過程中,常見的添加輔助線方式就是連連對(duì)角線法,特別是在解決特殊四邊形問題中,連對(duì)角線可以將四邊形問題轉(zhuǎn)化為三角形問題,然后再利用三角形性質(zhì)求解。

        例3:如圖,ABCD為梯形紙片,AB//CD,AD=BC,翻折紙片ABCD,使點(diǎn)A與點(diǎn)C重合,折痕為EF,CEAB。求EF//BD。

        分析:求EF//BD可以從平行線性質(zhì)入手,通過證明角的相等來證明平行線的相等。在本題中,可以連接AC來建輔助線,然后通過三角形全等分析角與角之間的關(guān)系,證明∠AEF=∠ABD,求得EF//BD。

        解:連接AC,因?yàn)锳D=BC,所以ABCD為等腰梯形,根據(jù)等腰梯形兩底角相等可得∠DAB=∠CBA,所以?ADB與?ACB全等。因?yàn)镋F是折痕,所以EF是AC的垂直平分線,因此,∠1=∠2=45°。又因?yàn)镃EAB,可得EF平分直角AEC,所以∠3=∠4=45°,∠2=∠4,所以EF//BD。

        四、倍長(zhǎng)中線法

        中線是初中階段三角形學(xué)習(xí)中最重要的線段之一,在解決幾何問題時(shí)常常采用倍長(zhǎng)中線的方法來構(gòu)造輔助線[2]。所謂的倍長(zhǎng)中線法就是將圖形的中線延長(zhǎng)一倍,從而構(gòu)造出全等三角形,然后再通過全等三角形解決問題,證明答案。

        例4:在△ABC中,AD為BC的中線,E為AC上的一點(diǎn),BE與AD交于F,AE=EF,請(qǐng)判斷AC與BF的大小關(guān)系。

        分析:判斷AC與BF的大小關(guān)系可以通過三角形的關(guān)系來證明,而AC與BF所在并不能直接證明全等,以此便可以考慮通過等量代換的方式進(jìn)行求解。

        解:如圖所示,延長(zhǎng)A D 到點(diǎn)M,使D M=A D,連接BM。因?yàn)锳D=DM,所以∠ADC=∠BDM,DC=BD,所以△ADC≌△MDB。所以AC與BM相等,∠DAC=∠M。因?yàn)锳E=AF,所以∠DAC=∠AFE=∠BFD=∠M,所以BF與BM相等,BF=AC。

        五、結(jié)束語(yǔ)

        除了上述提到的幾種方法外,輔助線的添加方法還有很多,例如“高線法”“旋轉(zhuǎn)法”等。添加輔助線沒有固定的模式和方法,也沒有規(guī)律可循,學(xué)生只有在日常學(xué)習(xí)中多思考、多聯(lián)系,才能夠掌握添加輔助線的基本思路,提高幾何學(xué)習(xí)的興趣。也只有如此,才能讓學(xué)生在一次次解決問題的過程中提升數(shù)學(xué)能力,培養(yǎng)數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

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