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        基本圖形的“威力”

        2022-10-11 05:54:32江蘇省蘇州中學(xué)附屬蘇州灣學(xué)校陳鈺杰
        初中生世界 2022年34期

        文/江蘇省蘇州中學(xué)附屬蘇州灣學(xué)校陳鈺杰

        雖然我們還沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過正方形,但我們在小學(xué)就知道正方形的4條邊相等,4個角都是直角,這些都為學(xué)習(xí)全等三角形提供了“天然條件”。最近,我又發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)于它的有趣結(jié)論,證明過程有點難,都靠基本圖形幫的忙。

        一、發(fā)現(xiàn)有趣結(jié)論

        如圖1,已知正方形ABCD、正方形EFGC,連接BG、DE。結(jié)論1:若I是BG的中點,延長IC,交DE于H,則CH⊥DE;結(jié)論2:如果CH⊥DE,延長HC,交BG于I,則I為BG的中點。

        圖1

        二、回顧基本圖形

        由余角、補角的定義,在圖2中有∠1+∠2=90°,在圖3中有∠3+∠4=180°。如圖4,我們在學(xué)習(xí)全等三角形時,遇到三角形中線(CI),常常延長CI至J,使JI=CI,連 接BJ。由“SAS”可 得△GCI≌△BJI,則有BJ=CG、∠J=∠ICG,進而有CG∥BJ,還可以得到∠JBC+∠BCG=180°等一連串的結(jié)論。

        圖2

        圖3

        圖4

        三、探討證明過程

        結(jié)論1的思路:已知I是BG中點,在圖4的“喚醒”下,延長CI至J,使JI=CI,連接BJ(如圖5),得△GCI≌△BJI,則有BJ=CG、∠J=∠ICG、CG∥BJ、∠JBC+∠BCG=180°等結(jié)論。由圖3可知∠DCE+∠BCG=180°,所以得到∠JBC=∠DCE。由CE=CG,可知CE=BJ,還有BC=CD,所以由“SAS”得到△ECD≌△JBC,所以∠BCJ=∠CDE。因為∠BCD=90°,所以∠DCH+∠BCJ=90°,又因為∠BCJ=∠CDE,所以∠CHD=90°,即HI⊥DE。我們完成了結(jié)論1的探究之旅,接下來挑戰(zhàn)結(jié)論2吧!

        圖5

        因 為∠BCG+∠DCE=180°依 然 存在,同理可知∠BCJ+∠DCH=90°,結(jié)合CH⊥DE,得∠BCI=∠CDE,同 理 還 有∠GCI=∠DEC。因為△DCE與△CBI已有一邊一角對應(yīng)相等,但不能證明它們?nèi)?,怎么辦?必須構(gòu)造!面對∠BCG+∠DCE=180°,以及目標(biāo)——求證的中點,在圖4的“喚醒”下,改變作輔助線的說法:過B作CG的平行線,交CI的延長線于J(如圖5)。因為BJ∥CG,所 以∠BCG+∠CBJ=180°,∠J=∠ICG,所以∠DCE=∠CBJ,由“ASA”證得△DCE≌△CBJ,易得BJ=CE。因為CE=CG,所以BJ=CG。由“AAS”可證得△CIG≌△JIB,得BI=IG,即I是BG的中點。

        經(jīng)過思維沖浪后,我發(fā)現(xiàn),若無法直接證明三角形全等,則需要充分利用問題中的已知條件(有的不那么明顯,“藏”在基本圖形中)構(gòu)造全等三角形,例如圖5中的“倍長中線”就是構(gòu)造全等三角形的常作輔助線。

        對于圖2,還可以“深加工”成圖6,我給它起了個名字叫作“三垂直”,以上兩個結(jié)論也可以用這個輔助線解決,小伙伴們試試吧!

        圖6

        總之,發(fā)現(xiàn)和運用基本圖形是解決復(fù)雜問題的關(guān)鍵,你們說是不是?

        教師點評

        小作者以一個經(jīng)典的圖形為視角,剝離分解復(fù)雜圖形中的基本圖形,并充分運用已知條件或待證結(jié)論構(gòu)造全等三角形,說明他具有較好的空間觀念與較強的邏輯推理能力。積累、發(fā)現(xiàn)、運用基本圖形是學(xué)好幾何的關(guān)鍵,同學(xué)們準(zhǔn)備好了嗎?

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