文陳 建
暑假期間,小明用5根木棒制作了如圖1 所示的模型。其中,AD的長(zhǎng)與AB的長(zhǎng)相等,BC的長(zhǎng)與DC的長(zhǎng)相等,并分別用可旋轉(zhuǎn)的螺絲連接,木棒BC與DC的連接處C可在木棒AE上滑動(dòng)。小明發(fā)現(xiàn):當(dāng)C在可滑動(dòng)范圍內(nèi)滑動(dòng)時(shí),∠B與∠D的度數(shù)始終相等。這是為什么呢?小明百思不得其解。開(kāi)學(xué)后小明學(xué)習(xí)“全等三角形”,突然有了靈感:這不就是全等三角形問(wèn)題嗎?
這個(gè)問(wèn)題可以用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá):
已知,如圖2,AB=AD,CB=CD。求證:∠B=∠D。
小明想,∠B和∠D分別在△ABC和△ADC中,只需證明這兩個(gè)三角形全等即可。而AB=AD,CB=CD,AC又是公共邊,顯然可用“SSS”證明全等。
小明又琢磨,如果沒(méi)有AE這根木棒,∠B與∠D還相等嗎?他想到,要證角相等,還是要借助三角形。于是,他連接AC,居然和上面問(wèn)題完全一樣。此時(shí),小明由此得到啟發(fā):在證明兩個(gè)三角形全等時(shí),一定要注意隱藏條件,如公共邊、公共角、對(duì)頂角,有時(shí)要學(xué)會(huì)構(gòu)造,如構(gòu)造公共邊,這是證明全等三角形時(shí)常用的一種輔助線(xiàn)。
這種兩組鄰邊分別相等的四邊形和風(fēng)箏的形狀相似,小明覺(jué)得這個(gè)模型非常神奇,于是他上網(wǎng)搜索。他發(fā)現(xiàn),原來(lái),人們把具備這種特征的四邊形稱(chēng)為“箏形”?!肮~形”不僅簡(jiǎn)潔、美觀,而且還有許多性質(zhì)。
性質(zhì)1 “箏形”具有一組對(duì)角相等(∠B=∠D)。
性質(zhì)2 “箏形”的一條對(duì)角線(xiàn)平分一組對(duì)角(如圖3,∠BCA=∠DCA,∠BAC=∠DAC)。
性質(zhì)3 “箏形”的兩條對(duì)角線(xiàn)互相垂直,面積等于兩條對(duì)角線(xiàn)積的一半(如圖3,
小明發(fā)現(xiàn),性質(zhì)1、性質(zhì)2 可以通過(guò)△ABC≌△ADC得到,對(duì)于性質(zhì)3 的證明,可以用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)如下:
已知,如圖 3,AB=AD,CB=CD,對(duì)角線(xiàn)BD與AC交于點(diǎn)O,若AC=8,BD=6,求四邊形ABCD的面積。
小明想,“箏形”沒(méi)有面積計(jì)算公式,需要把“箏形”轉(zhuǎn)化為熟悉的圖形來(lái)求面積。對(duì)角線(xiàn)AC把“箏形”分割成△ABC和△ADC,那么我們便可以計(jì)算兩個(gè)三角形的面積,于是解題關(guān)鍵就是找出AC邊上的高。因?yàn)椤鰽BC≌△ADC,所以∠BCO=∠DCO。在 △BCO和△DCO中,可以利用“SAS”證明全等,所以∠BOC=∠DOC=90°,即AC⊥BD,所以
小明運(yùn)用轉(zhuǎn)化的思想方法,將“箏形”問(wèn)題轉(zhuǎn)化為三角形問(wèn)題,從而得出“箏形”面積的計(jì)算方法。轉(zhuǎn)化是我們解題中常用的思想方法。其實(shí),只要是對(duì)角線(xiàn)互相垂直的四邊形,其面積都等于對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度的積的一半。
利用“箏形”的性質(zhì),可以解決許多問(wèn)題,我們來(lái)看兩道例題。
例 1如圖 4,AB=AD,CB=CD,點(diǎn)E是AC上一點(diǎn),連接BE、DE,試說(shuō)明BE=DE。
【解析】只需證明△BCE與△DCE全等或證明△ABE與△ADE全等。因?yàn)椤鰽BC≌△ADC,所以∠BCE=∠DCE,所以在△BCE和△DCE中,可以利用“SAS”證明全等。
例 2如圖 5,AB=AD,CB=CD,∠BAD=100°,四邊形ABCD的外角平分線(xiàn)CF與AB的延長(zhǎng)線(xiàn)交于點(diǎn)F,求∠F。
【解析】由性質(zhì)2 可知CA平分∠BCD,又CF平分∠BCE,∠BCD和∠BCE互為鄰補(bǔ)角,所以易得∠ACF=90°,這是求∠F的關(guān)鍵。所以∠F=180°-∠ACF-∠BAC=40°。
我們?cè)诮鉀Q選擇題和填空題時(shí),運(yùn)用“箏形”的性質(zhì)可以節(jié)省不少時(shí)間。當(dāng)然,這只能算是“小明定理”,在解答題中必須要給出證明步驟。