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        淺談?shì)o助線在全等三角形證明中的應(yīng)用

        2021-08-27 17:34:43孫鳳陽(yáng)劉君
        關(guān)鍵詞:全等三角形輔助線解題方法

        孫鳳陽(yáng) 劉君

        【摘要】證明三角形全等是初中幾何學(xué)習(xí)中的一種重要的解題方法,在證明三角形全等時(shí)有時(shí)需添加輔助線,這對(duì)學(xué)生而言,往往是難點(diǎn).教師應(yīng)當(dāng)善于歸納總結(jié)一些常見的輔助線作法,從中找出解題規(guī)律,進(jìn)而有效解決問(wèn)題.

        【關(guān)鍵詞】全等三角形;輔助線;解題方法

        一、引 言

        添加輔助線是平面幾何問(wèn)題求解的重要手段,通過(guò)添加輔助線可以將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,對(duì)于不同情形的幾何問(wèn)題,應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ枰越獯?下面介紹證明三角形全等時(shí)常見的六種輔助線作法以及相關(guān)例題,分別是截長(zhǎng)補(bǔ)短法、倍長(zhǎng)中線法、作平行線法、補(bǔ)全圖形法、角平分線法、作垂線段法.

        二、截長(zhǎng)補(bǔ)短法

        對(duì)于求線段和差的類型題,當(dāng)題中沒(méi)有明顯的等量關(guān)系式時(shí),我們可以將較長(zhǎng)的線段截短,或者將較短的線段延長(zhǎng),從而獲得相等的線段,為三角形全等的判定增添?xiàng)l件,通過(guò)證明三角形全等,進(jìn)而得出線段的和、差、倍、分關(guān)系.

        圖1例1 如圖1,已知AP∥BC,∠PAB的平分線與∠CBA的平分線相交于點(diǎn)E,CE的連線交AP于點(diǎn)D,求證:AD+BC=AB.

        分析 題中不能直接得出AD+BC=AB,所以需要構(gòu)造相等的線段.在AB上取一點(diǎn)H,使AD=AH,證明 △DAE≌△HAE,得到∠EHA=∠EDA,進(jìn)而證明△BEH≌△BEC,得到BH=BC,從而證明AD+BC=AB.

        證明 在AB上截取AH=AD,連接EH.

        ∵AE平分∠PAB,

        ∴∠DAE=∠HAE.

        在△DAE和△HAE中,

        AD=AH,

        ∠DAE=∠HAE,

        AE=AE,

        ∴△DAE≌△HAE(SAS),

        ∴∠ADE=∠AHE.

        ∵AD∥BC,

        ∴∠ADE+∠C=180°.

        ∵∠AHE+∠EHB=180°,

        ∴∠EHB=∠C.

        ∵BE平分∠ABC,

        ∴∠EBH=∠EBC.

        在△BEH和△BEC中,

        ∠EHB=∠C,

        ∠EBH=∠EBC,

        BE=BE,

        ∴△BEH≌△BEC(AAS),

        ∴BC=BH,

        ∴AD+BC=AH+BH=AB.

        總結(jié) 截長(zhǎng)補(bǔ)短法是證明線段和、差、倍、分關(guān)系的有效方法,通過(guò)將線段截長(zhǎng)或補(bǔ)短,構(gòu)成相等的線段,從而構(gòu)造全等三角形,再利用三角形全等的有關(guān)性質(zhì)證明結(jié)論.

        三、倍長(zhǎng)中線法

        在幾何問(wèn)題中,若已知條件中涉及中線或線段中點(diǎn)時(shí),將三角形中線延長(zhǎng)一倍,通過(guò)兩個(gè)三角形全等,將各條線段轉(zhuǎn)化到同一個(gè)三角形中,利用三角形的三邊關(guān)系進(jìn)行分析和判斷,得出證明結(jié)果.

        圖2例2 如圖2,在△ABC中,D為BC的中點(diǎn).

        (1)求證AB+AC>2AD;

        (2)若AB=5,AC=3,求AD長(zhǎng)的取值范圍.

        分析 將中線AD延長(zhǎng)一倍至點(diǎn)F,證明然后△ACD≌△FBD,得到BF=AC,從而將AB,AC和2AD轉(zhuǎn)化到△ABF中,從而得出結(jié)論.

        證明 (1)如圖2,延長(zhǎng)AD至F,使DF = AD,連接BF.

        ∵D是BC的中點(diǎn),易證△ADC≌△FDB(SAS),

        ∴AC=BF.

        ∵在△ABF中,AB+BF>AF,

        即AB+AC>2AD.

        解 (2)在△ABF中,AB-BF<2AD

        ∵AB=5,AC=3,

        ∴5-3<2AD<5+3,

        ∴1

        總結(jié) 對(duì)于含有中線或線段中點(diǎn)的三角形問(wèn)題,通過(guò)“倍長(zhǎng)中線” 可以構(gòu)造出兩個(gè)全等的三角形,進(jìn)而在求解線段之間的關(guān)系時(shí),轉(zhuǎn)化成三角形的三邊關(guān)系,這為我們解決線段之間的關(guān)系問(wèn)題提供了有效方法.

        四、作平行線法

        通過(guò)作平行線法將相等的角轉(zhuǎn)化,與等腰三角形中兩個(gè)相等的底角構(gòu)成等量關(guān)系,形成新的等腰三角形,達(dá)到對(duì)應(yīng)角相等的目的,構(gòu)造全等三角形,為解決問(wèn)題提供技巧.

        圖3例3 如圖3,在△ABC中,點(diǎn)D在AB上,E是AC的延長(zhǎng)線上一點(diǎn),BD=CE,DE交BC于點(diǎn)F,DF=EF,求證:AB=AC.

        分析 通過(guò)作DP∥AC,易證△DPF≌△ECF,得到DP=CE,又由BD=CE等量代換得到BD=DP,即△DBP為等腰三角形,則有∠B=∠DPB=∠ACB,可得AB=AC.

        證明 作DP∥AC交BC于P.

        ∵DP∥AE,∴∠FDP=∠FEC,∠DPB=∠ACB.

        在△DFP和△EFC中,

        ∠DFP=∠EFC,

        DF=EF,

        ∠PDF=∠CEF,

        ∴△DFP≌△EFC(SAS),∴DP=EC.

        又∵BD=CE,∴DB=DP,

        ∴∠B=∠DPB=∠ACB,

        ∴AB=AC.

        總結(jié) 作平行線法可以將已知角轉(zhuǎn)化成相等的角,構(gòu)造兩個(gè)三角形全等,或通過(guò)全等構(gòu)造相等的角.作平行線法經(jīng)常應(yīng)用于以等腰三角形或等邊三角形為背景的題目中,通過(guò)作平行線構(gòu)造相等的角,從而構(gòu)造全等三角形.

        五、補(bǔ)全圖形法

        在一些三角形的證明問(wèn)題中,將某兩條線段(邊)延長(zhǎng)并相交于一點(diǎn),構(gòu)成一個(gè)完整的圖形,便于我們找到更多的相等關(guān)系,從而構(gòu)造全等三角形,通過(guò)進(jìn)一步證明解決要求證的問(wèn)題.

        圖4例4 如圖4,在△AOB中,OA=OB,∠AOB=90°,BD平分∠ABO交OA于點(diǎn)D,AE⊥BD,交BD的延長(zhǎng)線于點(diǎn)E,求證:BD=2AE.

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