第一、二讲平面几何中的重要定理3
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初中数学竞赛重要定理公式(平面几何篇)初中数学竞赛中,平面几何是一个重要的考点。
以下是一些重要的定理、公式和结论。
三角形面积公式(包括海伦公式):三角形的面积S可以用以下公式计算:$S=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}$,其中$p=\frac{1}{2}(a+b+c)$,$a$,$b$,$c$分别为三角形的三条边长。
另外,三角形的面积也可以用以下公式计算:$S=\frac{1}{2}ab\sin C$,其中$a$,$b$为两边,$C$为两边之间的夹角。
还有一个海伦公式:$S=\frac{1}{2}ah_a$,其中$h_a$为三角形顶点$A$到边$BC$的垂线长度,$a$为边$BC$的长度。
XXX定理:对于三角形$\triangle ABC$及其底边上的一点$D$,有$AB^2\cdot DC+AC^2\cdot BD-AD^2\cdotBC=BC\cdot DC\cdot BD$。
XXX定理:对于一个内接四边形,其对角线之积等于两组对边乘积之和,即$AC\cdot BD=AB\cdot CD+AD\cdot BC$。
逆命题也成立。
同时还有广义托勒密定理:$AB\cdotCD+AD\cdot BC\geq AC\cdot BD$。
蝴蝶定理:如果$AB$是圆$O$的弦,$M$是$AB$的中点,弦$CD$,$EF$经过点$M$,$CF$,$DE$交$AB$于$P$,$Q$,则$MP=QM$。
勾股定理(毕达哥拉斯定理):对于一个直角三角形,锐角对边的平方等于其他两边之平方和,减去这两边中的一边和另一边在这边上的射影乘积的两倍;钝角对边的平方等于其他两边的平方和,加上这两边中的一边与另一边在这边上的射影乘积的两倍。
同时还有广义勾股定理。
中线定理(巴布斯定理):对于一个三角形$\triangleABC$,如果$BC$的中点为$P$,则有$AB^2+AC^2=2(AP^2+BP^2)$。
同时,中线的长度可以用以下公式计算:$m_a=\frac{1}{2}\sqrt{2b^2+2c^2-a^2}$。
《竞赛数学解题研究》之平面几何专题一、平面几何中的一些重要定理:1、梅涅劳斯定理:设D 、E 、F 分别是ABC ∆三边(或其延长线)上的三点,则D 、E 、F 三点共线的充要条件是1=⋅⋅EACEFC BF DB AD 。
2、塞瓦定理:设D 、E 、F 分别是ABC ∆三边(或其延长线)上的三点,则AF 、BE 、CD 三点共线的充要条件是1=⋅⋅EACEFC BF DB AD 。
3、托勒密定理:四边形ABCD 内接于圆的充要条件是CD BC CD AB BD AC ⋅+⋅=⋅4、西摩松定理:设P 是ABC ∆外接圆上任一点,过P 向ABC ∆的三边分别作垂线,设垂足为D 、E 、F ,则D 、E 、F 三点共线。
5、斯德瓦特定理:设P 是ABC ∆的边BC 边上的任一点,则BC PC BP AP BC AB PC AC BP ⋅⋅+⋅=⋅+⋅2226、共角定理:设ABC ∆和C B A '''∆中有一个角相等或互补(不妨设A=A ')则 C A B A ACAB S S C B A ABC ''⋅''⋅='''∆∆7、共边定理:设ABC ∆和C B A '''∆中有一个边相等,则CA B A ACAB S S C B A ABC ''⋅''⋅='''∆∆举例说明:1、设M 、N 分别是正六边形ABCDEF 的对角线AC 、CE 上的点,且AM:AC=CN:CE=k,如果BMN 三点共线,试求k 。
(IMO23,1982)2、在四边形ABCD 中,ABD ∆、BCD ∆、ABC ∆的面积之比为3:4:1,点M 、N 分别 是AC 、CD 上的点,且AM:AC=CN:CD, 并且BMN 三点共线,求证:M 、N 分别是AC 、 CD 的中点。
高中立体几何教案5篇第一篇:高中立体几何教案高中立体几何教案第一章直线和平面两个平面平行的性质教案教学目标1.使学生掌握两个平面平行的性质定理及应用;2.引导学生自己探索与研究两个平面平行的性质定理,培养和发展学生发现问题解决问题的能力.教学重点和难点重点:两个平面平行的性质定理;难点:两个平面平行的性质定理的证明及应用.教学过程一、复习提问教师简述上节课研究的主要内容(即两个平面的位置关系,平面与平面平行的定义及两个平面平行的判定定理),并让学生回答:(1)两个平面平行的意义是什么?(2)平面与平面的判定定理是怎样的?并用命题的形式写出来?(教师板书平面与平面平行的定义及用命题形式书写平面与平面平行的判定定理)(目的:(1)通过学生回答,来检查学生能否正确叙述学过的知识,正确理解平面与平面平行的判定定理.(2)板书定义及定理内容,是为学生猜测并发现平面与平面平行的性质定理作准备)二、引出命题(教师在对上述问题讲评之后,点出本节课主题并板书,平面与平面平行的性质)师:从课题中,可以看出,我们这节课研究的主要对象是什么?生:两个平面平行能推导出哪些正确的结论.师:下面我们猜测一下,已知两平面平行,能得出些什么结论.(学生议论)师:猜测是发现数学问题常用的方法.“没有大胆的猜想,就作不出伟大的发现.”但猜想不是盲目的,有一些常用的方法,比如可以对已有的命题增加条件,或是交换已有命题的条件和结论.也可通过类比法即通过两个对象类似之处的比较而由已经获得的知识去引出新的猜想等来得到新的命题.(不仅要引导学生猜想,同时又给学生具体的猜想方法)师:前面,复习了平面与平面平行的判定定理,判定定理的结论是两平面平行,这对我们猜想有何启发?生:由平面与平面平行的定义,我猜想:两个平面平行,其中一个平面内的直线必平行于另一个面.师:很好,把它写成命题形式.(教师板书并作图,同时指出,先作猜想、再一起证明)猜想一:已知:平面α∥β,直线a 求证:a∥β.生:由判定定理“垂直于同一条直线的两个平面平行”.我猜想:一条直线垂直于两个平行平面中的一个平面,它也垂直于另一个平面.[教师板书]α,猜想二:已知:平面α∥β,直线l⊥α.求证:l⊥β.师:这一猜想的已知条件不仅是“α∥β”,还加上了“直线l⊥α”.下面请同学们看课本上关于判定定理“垂直于同一直线的两平面平行”的证明.在证明过程中,“平面γ∩α=a,平面γ∩β=a′”.a与a′是什么关系?生:a∥a′.师:若改为γ不是过AA′的平面,而是任意一个与α,β都相交的平面γ.同学们考虑一下是否可以得到一个猜想呢?(学生讨论)生:如果一个平面与两个平行平面中的一个相交,也必与另一个平面相交.” [教师板书] 猜想三:已知:平面α∥β,平面γ∩α=a,求证:γ与β一定相交.师:怎么作这样的猜想呢?生:我想起平面几何中的一个结论:“一条直线与两条平行线中的一条相交,也必与另一条相交.”师:很好,这里实质用的是类比法来猜想.就是把原来的直线类似看作平面.两平行直线类似看作两个平行平面,从而得出这一猜想.大家再考虑,猜想三中,一个平面与两个平行平面相交,得到的交线有什么位置关系?生:平行师:请同学们表达出这个命题.生:如果两个平行平面同时和第三个平面相交,那么它们的交线平行. [教师板书]猜想四:已知:平面α∥β,平面γ∩α=a,γ∩β=b.求证:a∥b.[通过复习定理的证明方法,既发现了猜想三,猜想四,同时又复习了定理的证明方法,也为猜想四的证明,作了铺垫] 师:在得到猜想三时,我们用到了类比法,实际上,在立体几何的研究中,将所要解决的问题与平面几何中的有关问题作类比,常常能给我们以启示,发现立体几何中的新问题.比如:在平面几何中,我们有这样一条定理:“夹在两条平行线间的平行线段相等”,请同学们用类比的方法,看能否得出一个立体几何中的猜想?生:把两条平行线看作两个平行平面,可得猜想:夹在两个平行平面间的平行线段相等. [教师板书] 猜想五:已知:平面α∥β,AA′∥BB′,且A,B∈α,B,B′∈β.求证:AA′=BB′.[该命题,在教材中是一道练习题,但也是平面与平面平行的性质定理,为了完整体现平面与平面平行的性质定理,故尔把它放在课堂上进行分析]三、证明猜想师:通过分析,我们得到了五个猜想,猜想的结论往往并不完全可靠.得到猜想,并不意谓着我们已经得到了两个平面平行的性质定理,下面主要来论证我们得到的猜想是否正确.[师生相互交流,共同完成猜想的论证] 师:猜想一是由平面与平面平行的定义得到的,因此在证明过程中要注意应用定义.[猜想一证明] 证明:因为α∥β,所以α与β无公共点.又因为a α,所以 a与β无公共点.故a∥β.师:利用平面与平面平行的定义及线面平行的定义,论证了猜想一的正确性.这便是平面与平面平行的性质定理一.简言之,“面面平行,则线面平行.”[教师擦掉“猜想一”,板书“性质定理一”] [论证完猜想一之后,教师与学生共同研究了“猜想二”,发现,若论证了“猜想四”的正确性质,“猜想二”就容易证了,因而首先讨论“猜想三,猜想四”] 师:“猜想三”是类比平面几何中的结论得到的,还记得初中时,是怎么证明的?[学生回答:反证法] 师:那么,大家可否类比初中的证明方法来证明“猜想三”呢?生:用反证法:假设γ与β不相交,则γ∥β.这样过直线a有两个平面α和γ与β平行.与“过平面外一点有且只有一个平面与已知平面平行”矛盾.故γ与β相交.师:很好.由此可知:不只是发现问题时可用类比法,就是证明方法也可用类比方法.不过猜想三,虽已证明为正确的命题,但教材中并把它作为平面与平面平行的性质定理,大家在今后应用中要注意.[猜想四的证明] 师:猜想四要证明的是直线a∥b,显然a,b共面于平面γ,只需推导出a与b无公共点即可.生:(证法一)因为a∥β,所以 a与β无公共点.又因为a α,b β.所以 a与b无公共点.又因为a γ,b 所以a∥b.师:我们来探讨其它的证明方法.要证线线平行,可以转化为线面平行.生:(证法二)因为a α,又因为α∥β,所以a∥β.又因为a γ,且γ∩β=b,所以a∥b.师:用两种不同证法得出了“猜想四”是正确的.这是平面和平面平行的性质定理二.[教师擦掉“猜想四”,板书“性质定理二”] 师:平面与平面平行的性质定理二给出了在两个平行平面内找一对平行线的方法.即:“作一平面,交两面,得交线,则线线平行.”同时也给我们证明两条直线平行的又一方法.简言之,“面面平行,则线线平行”.[猜想二的证明] 师:猜想二要证明的是直线l⊥β,根据线面垂直的判定定理,就要证明l和平面β内的两条相交直线垂直.那么如何在平面β内作两条相交直线呢?[引导学生回忆:“垂直于同一直线的两个平面平行”的定理的证明] γ,生:(证法一)设l∩α=A,l∩β=B.过AB作平面γ∩α=a,γ∩β=a′.因为α∥β,所以a∥a′.再过AB作平面δ∩α=b,δ∩β=b′.同理b∥b′.又因为l⊥α,所以l⊥a,l⊥b,所以l⊥a′,l⊥b′,又a′∩b′=β,故l⊥β.师:要证明l⊥β,根据线面垂直的定义,就是要证明l和平面β内任何一条直线垂直.生:(证法二)在β内任取一条直线b,经过b作一平面γ,使γ∩α=a,因为α∥β,所以a∥b,因此l⊥α,a α,故l⊥a,所以l⊥b.又因为b为β内任意一条直线,所以l⊥β.[教师擦掉“猜想二”,板书“性质定理三”] [猜想五的证明] 证明:因为AA′∥BB′,所以过AA′,BB′有一个平面γ,且γ∩α=AB,γ∩β=A′B′.因为α∥β,所以AB∥A′B′,因此AA′ B′B为平行四边形.故AA′=BB′.[教师擦掉“猜想五”,板书“性质定理四”] 师:性质定理四,是类比两条平行线的性质得到的.平行线的性质有许多,大家还能类比得出哪些有关平行平面的猜想呢?你能证明吗?请大家课下思考.[因类比法是重要的方法,但平行性质定理已得出,故留作课下思考]四、定理应用师:以上我们通过探索一猜想一论证,得出了平面与平面平行的四个性质定理,下面来作简单的应用.例已知平面α∥β,AB,CD为夹在α,β间的异面线段,E、F分别为AB,CD的中点.求证:EF∥α,EF∥β.师:要证EF∥β,根据直线与平面平行的判定定理,就是要在β内找一条直线与EF平行.证法一:连接AF并延长交β于G.因为AG∩CD=F,所以 AG,CD确定平面γ,且γ∩α=AC,γ∩β=DG.因为α∥β,所以AC∥DG,所以∠ACF=∠GDF,又∠AFC=∠DFG,CF=DF,所以△ACF≌△DFG.所以AF=FG.又 AE=BE,所以EF∥BG,BG 故EF∥β.同理:EF∥α.师:要证明EF∥β,只须过EF作一平面,使该平面与β平行,则根据平面与平面平行性质定理即可证.证法二:因为AB与CD为异面直线,所以A CD.β.在A,CD确定的平面内过A作AG∥CD,交β于G,取AG中点H,连结AC,HF.因为α∥β,所以AC∥DG∥EF.因为DG β,所以HF∥β.又因为 E为AB的中点,因此EH∥BG,所以EH∥β.又EH∩FH=H,因此平面EFH∥β,EF 所以EF∥β.同理,EF∥α.平面EFH,师:从以上两种证明方法可以看出,虽然是解决立体几何问题,但都是通过转化为平面几何的问题来解决的.这是解决立体几何问题的一种技能,只是依据的不同,转化的方式也不同.五、平行平面间的距离师:和两个平行平面同时垂直的直线,叫做这两个平行平面的公垂线,它夹在这两个平行平面间的部分,叫做这两个平行平面的公垂线段.两个平行平面有几条公垂线?这些公垂线的位置关系是什么?生:两个平行平面有无数条公垂线,它们都是平行直线.师:夹在两平行平面之间的公垂线段有什么数量关系?根据是什么?生:相等,根据“夹在两个平行平面间的平行线段相等.”师:可见夹在两个平行平面的公垂线段长度是唯一的.而且是夹在两个平行平面间的所有线段中最短的.因此我们把这公垂线段的长度叫做两个平行平面的距离.显然两个平行平面的距离等于其中一个平面上的任一点到另一个平面的垂线段的长度.六、小结1.由学生用文字语言和符号语言来叙述两个平面平行的性质定理.教师总结本节课是由发现与论证两个过程组成的.简单的说就是:由具体问题具体素材用类比等方法猜想命题,并由转化等方法论证猜想的正确性,得到结论.2.在应用定理解决立体几何问题时,要注意转化为平面图形的问题来处理.大家在今后学习中一定要注意掌握这一基本技能.3.线线平行、线面平行与面面平行的判定定理和性质定理构成一套完整的定理体系.在学习中应发现其内在的科学规律:低一级位置关系判定着高一级位置关系;高一级位置关系一定能推导低一级位置关系.下面以三种位置关系为纲应用转化的思想整理如下:七、布置作业课本:p.38,习题五5,6,7,8.课堂教学设计说明1.本节课的中心是两个平行平面的性质定理.定理较多,若采取平铺直叙,直接地给出命题,那样就绕开了发现、探索问题的过程,虽然比较省事,但对发展学生的思维能力是不利的.在设计本教案时,充分考虑到教学研究活动是由发现与论证这样两个过程组成的.因而把“如何引出命题”和“如何猜想”作为本节课的重要活动内容.在教师的启发下,让学生利用具体问题;运用具体素材,通过类比等具体方法,发现命题,完成猜想.然后在教师的引导下,让学生一一完成对猜想的证明,得到两个平面平行的性质定理.也就在这一“探索”、“发现”、“论证”的过程中,培养了学生发现问题,解决问题的能力.在实施过程中,让学生处在主体地位,教师始终处于引导者的位置.特别是在用类比法发现猜想时,学生根据两条平行线的性质类比得出许多猜想.比如:根据“平行于同一条直线的两条直线平行”得到“平行于同一个平面的两个平面平行.”根据“两条直线平行,同位角相等”等,得到“与两个平行平面都相交的直线与两个平面所成的角相等”等等,当然在这些猜想中,有的是正确的,有的是错误的,这里不一一叙述.这就要求教师在教学过程中,注意变化,作适当处理.学生在整节课中,思维活跃,沉浸在“探索、发现”的思维乐趣中,也正是在这种乐趣中,提高了学生的思维能力.2.在对定理的证明过程中,课上不仅要求证出来,而且还考虑多种证法.对于定理的证明,是解决问题的一些常用方法,也可以说是常规方法,是要学生认真掌握的.因此教师要把定理的证明方法,作为教学的重点内容进行必要的讲解,培养学生解决问题的能力.3.转化是重要的数学思想及数学思维方法.它在立体几何中处处体现.实质上处理空间图形问题的基本思想方法就是把它转化为平面图形的问题,化繁为简.特别是在线线平行,线面平行,面面平行三种平行的关系上转化的思想也有较充分的体现,因而在小结中列出三个平行关系相互转让的关系图,一方面便于学生理解,记忆,同时通过此表,能马上发现三者相互推导的关系,能打开思路,发现线索,得到最佳的解题方案.第二篇:高中立体几何高中立体几何的学习高中立体几何的学习主要在于培养空间抽象能力的基础上,发展学生的逻辑思维能力和空间想象能力。
中位线定理的三种证明方法
中位线定理是平面几何中的重要定理,它指出三角形中连接一个顶点与对边中
点的线段叫做中位线,三角形的三条中位线交于同一点,这个点叫做三角形的重心。
下面将介绍中位线定理的三种证明方法。
第一种证明方法是向量法。
通过向量的线性组合和中点的定义,可以证明三角
形的三条中位线交于同一点。
我们可以假设三角形的顶点为A、B、C,对应的中
点为D、E、F,通过向量的线性组合可以得到三角形的三条中位线分别为
$\frac{A+B}{2}$、$\frac{B+C}{2}$、$\frac{C+A}{2}$,然后通过向量的运算可以
证明这三条线交于同一点,即三角形的重心。
第二种证明方法是中位线的性质法。
通过中位线的性质可以证明三角形的三条
中位线交于同一点。
中位线的性质包括中位线平行于底边、中位线的长度等于底边的一半等,通过这些性质可以得出三角形的三条中位线交于同一点的结论。
第三种证明方法是面积法。
通过三角形的面积公式和中位线的定义可以证明三
角形的三条中位线交于同一点。
我们可以利用三角形的面积公式S=1/2*底边*高,
将三角形分成三个小三角形,分别计算它们的面积,然后通过中位线的定义可以得出这三条线交于同一点的结论。
综上所述,中位线定理的三种证明方法分别是向量法、中位线的性质法和面积法。
每种方法都有其独特的角度和思路,通过不同的方式可以证明同一个结论,这也展示了数学的丰富性和多样性。
中位线定理在解决三角形相关问题时起着重要的作用,对于理解三角形的性质和性质的应用具有重要的意义。
(高中)平面几何基础知识(基本定理、基本性质)1. 勾股定理(毕达哥拉斯定理)(广义勾股定理)(1)锐角对边的平方,等于其他两边之平方和,减去这两边中的一边和另一边在这边上的射影乘积的两倍. (2)钝角对边的平方等于其他两边的平方和,加上这两边中的一边与另一边在这边上的射影乘积的两倍.2.射影定理(欧几里得定理) 3. 中线定理(巴布斯定理)设△ABC 的边BC 的中点为P ,则有)(22222BP AP AC AB +=+; 中线长:222222a c b ma -+=. 4. 垂线定理:2222BD BC AD AC CD AB -=-⇔⊥. 高线长:Cb Bc A a bc c p b p a p p a h a sin sin sin ))()((2===---=. 5. 角平分线定理:三角形一个角的平分线分对边所成的两条线段与这个角的两边对应成比例.如△ABC 中,AD 平分∠BAC ,则ACAB DC BD =;(外角平分线定理). 角平分线长:2cos 2)(2A c b bc a p bcp c b t a +=-+=(其中p 为周长一半). 6. 正弦定理:R C c B b A a 2sin sin sin ===,(其中R 为三角形外接圆半径). 7.余弦定理:C ab b a c cos 2222-+=. 8. 张角定理:AB DAC AC BAD AD BAC ∠+∠=∠sin sin sin . 9. 斯特瓦尔特(Stewart )定理:设已知△ABC 及其底边上B 、C 两点间的一点D ,则有AB 2·DC +AC 2·BD -AD 2·BC =BC ·DC ·BD .10. 圆周角定理:同弧所对的圆周角相等,等于圆心角的一半.(圆外角如何转化?)11.弦切角定理:弦切角等于夹弧所对的圆周角.12.圆幂定理:(相交弦定理:垂径定理:切割线定理(割线定理):切线长定理:)13.布拉美古塔(Brahmagupta)定理:在圆内接四边形ABCD中,AC⊥BD,自对角线的交点P向一边作垂线,其延长线必平分对边.14.点到圆的幂:设P为⊙O所在平面上任意一点,PO=d,⊙O的半径为r,则d2-r2就是点P对于⊙O的幂.过P任作一直线与⊙O交于点A、B,则PA·PB= |d2-r2|.“到两圆等幂的点的轨迹是与此二圆的连心线垂直的一条直线,如果此二圆相交,则该轨迹是此二圆的公共弦所在直线”这个结论.这条直线称为两圆的“根轴”.三个圆两两的根轴如果不互相平行,则它们交于一点,这一点称为三圆的“根心”.三个圆的根心对于三个圆等幂.当三个圆两两相交时,三条公共弦(就是两两的根轴)所在直线交于一点.15.托勒密(Ptolemy)定理:圆内接四边形对角线之积等于两组对边乘积之和,即AC·BD=AB·CD+AD·BC,(逆命题成立) .(广义托勒密定理)AB·CD+AD·BC≥AC·BD.16.蝴蝶定理:AB是⊙O的弦,M是其中点,弦CD、EF经过点M,CF、DE 交AB于P、Q,求证:MP=QM.17.费马点:定理1等边三角形外接圆上一点,到该三角形较近两顶点距离之和等于到另一顶点的距离;不在等边三角形外接圆上的点,到该三角形两顶点距离之和大于到另一点的距离.定理2三角形每一内角都小于120°时,在三角形内必存在一点,它对三条边所张的角都是120°,该点到三顶点距离和达到最小,称为“费马点”,当三角形有一内角不小于120°时,此角的顶点即为费马点.18.拿破仑三角形:在任意△ABC的外侧,分别作等边△ABD、△BCE、△CAF,则AE、AB、CD三线共点,并且AE=BF=CD,这个命题称为拿破仑定理.以△ABC的三条边分别向外作等边△ABD、△BCE、△CAF,它们的外接圆⊙C1、⊙A1、⊙B1的圆心构成的△——外拿破仑的三角形,⊙C1、⊙A1、⊙B1三圆共点,外拿破仑三角形是一个等边三角形;△ABC的三条边分别向△ABC的内侧作等边△ABD、△BCE、△CAF,它们的外接圆⊙C2、⊙A2、⊙B2的圆心构成的△——内拿破仑三角形,⊙C2、⊙A2、⊙B2三圆共点,内拿破仑三角形也是一个等边三角形.这两个拿破仑三角形还具有相同的中心.19.九点圆(Nine point round或欧拉圆或费尔巴赫圆):三角形中,三边中心、从各顶点向其对边所引垂线的垂足,以及垂心与各顶点连线的中点,这九个点在同一个圆上,九点圆具有许多有趣的性质,例如:(1)三角形的九点圆的半径是三角形的外接圆半径之半;(2)九点圆的圆心在欧拉线上,且恰为垂心与外心连线的中点;(3)三角形的九点圆与三角形的内切圆,三个旁切圆均相切〔费尔巴哈定理〕.20.欧拉(Euler)线:三角形的外心、重心、九点圆圆心、垂心依次位于同一直线(欧拉线)上.21. 欧拉(Euler )公式:设三角形的外接圆半径为R ,内切圆半径为r ,外心与内心的距离为d ,则d 2=R 2-2Rr .22. 锐角三角形的外接圆半径与内切圆半径的和等于外心到各边距离的和.23. 重心:三角形的三条中线交于一点,并且各中线被这个点分成2:1的两部分;)3,3(C B A C B A y y y x x x G ++++ 重心性质:(1)设G 为△ABC 的重心,连结AG 并延长交BC 于D ,则D 为BC 的中点,则1:2:=GD AG ;(2)设G 为△ABC 的重心,则ABC AC G BC G ABG S S S S ∆∆∆∆===31; (3)设G 为△ABC 的重心,过G 作DE ∥BC 交AB 于D ,交AC 于E ,过G 作PF ∥AC 交AB 于P ,交BC 于F ,过G 作HK ∥AB 交AC 于K ,交BC 于H ,则2;32=++===ABKH CA FP BC DE AB KH CA FP BC DE ; (4)设G 为△ABC 的重心,则①222222333GC AB GB CA GA BC +=+=+; ②)(31222222CA BC AB GC GB GA ++=++; ③22222223PG GC GB GA PC PB PA +++=++(P 为△ABC 内任意一点);④到三角形三顶点距离的平方和最小的点是重心,即222GC GB GA ++最小;⑤三角形内到三边距离之积最大的点是重心;反之亦然(即满足上述条件之一,则G 为△ABC 的重心).24. 垂心:三角形的三条高线的交点;)cos cos cos cos cos cos ,cos cos cos cos cos cos (Cc B b A a y C c y B b y A a C c B b A a x C c x B b x A a H C B A C B A ++++++++ 垂心性质:(1)三角形任一顶点到垂心的距离,等于外心到对边的距离的2倍;(2)垂心H 关于△ABC 的三边的对称点,均在△ABC 的外接圆上;(3)△ABC 的垂心为H ,则△ABC ,△ABH ,△BCH ,△ACH 的外接圆是等圆;(4)设O ,H 分别为△ABC 的外心和垂心,则HCA BCO ABH CBO HAC BAO ∠=∠∠=∠∠=∠,,.25. 内心:三角形的三条角分线的交点—内接圆圆心,即内心到三角形各边距离相等;),(cb a cy by ayc b a cx bx ax I C B A C B A ++++++++ 内心性质:(1)设I 为△ABC 的内心,则I 到△ABC 三边的距离相等,反之亦然;(2)设I 为△ABC 的内心,则C AIB B AIC A BIC ∠+︒=∠∠+︒=∠∠+︒=∠2190,2190,2190; (3)三角形一内角平分线与其外接圆的交点到另两顶点的距离与到内心的距离相等;反之,若A ∠平分线交△ABC 外接圆于点K ,I 为线段AK上的点且满足KI=KB ,则I 为△ABC 的内心;(4)设I 为△ABC 的内心,,,,c AB b AC a BC === A ∠平分线交BC 于D ,交△ABC外接圆于点K ,则ac b KD IK KI AK ID AI +===; (5)设I 为△ABC 的内心,,,,c AB b AC a BC ===I 在AB AC BC ,,上的射影分别为F E D ,,,内切圆半径为r ,令)(21c b a p ++=,则①pr S ABC =∆;②c p CD CE b p BF BD a p AF AE -==-==-==;;;③CI BI AI p abcr ⋅⋅⋅=.26. 外心:三角形的三条中垂线的交点——外接圆圆心,即外心到三角形各顶点距离相等;)2sin 2sin 2sin 2sin 2sin 2sin ,2sin 2sin 2sin 2sin 2sin 2sin (CB A Cy By AyC B A Cx Bx Ax O C B A C B A ++++++++ 外心性质:(1)外心到三角形各顶点距离相等;(2)设O 为△ABC 的外心,则A BOC ∠=∠2或A BOC ∠-︒=∠2360;(3)∆=S abcR 4;(4)锐角三角形的外心到三边的距离之和等于其内切圆与外接圆半径之和.27. 旁心:一内角平分线与两外角平分线交点——旁切圆圆心;设△ABC 的三边,,,c AB b AC a BC ===令)(21c b a p ++=,分别与AB AC BC ,,外侧相切的旁切圆圆心记为C B A I I I ,,,其半径分别记为C B A r r r ,,.旁心性质:(1),21,2190A C BI C BI A C BI C B A ∠=∠=∠∠-︒=∠(对于顶角B ,C 也有类似的式子);(2))(21C A I I I C B A ∠+∠=∠; (3)设A AI 的连线交△ABC 的外接圆于D ,则DC DB DI A ==(对于C B CI BI ,有同样的结论);(4)△ABC 是△I A I B I C 的垂足三角形,且△I A I B I C 的外接圆半径'R 等于△ABC 的直径为2R .28. 三角形面积公式:C B A R R abc C ab ah S a ABC sin sin sin 24sin 21212====∆)cot cot (cot 4222C B A c b a ++++= ))()((c p b p a p p pr ---==,其中a h 表示BC 边上的高,R 为外接圆半径,r 为内切圆半径,)(21c b a p ++=. 29. 三角形中内切圆,旁切圆和外接圆半径的相互关系:;2sin 2cos 2cos 4,2cos 2sin 2cos 4,2cos 2cos 2sin 4;2sin 2sin 2sin 4C B A R r C B A R r C B A R r C B A R r c b a ==== .1111;2tan 2tan ,2tan 2tan ,2tan 2tan r r r r r r r r r r c b a c b a =++=== 30. 梅涅劳斯(Menelaus )定理:设△ABC 的三边BC 、CA 、AB 或其延长线和一条不经过它们任一顶点的直线的交点分别为P 、Q 、R 则有 1=⋅⋅RBAR QA CQ PC BP .(逆定理也成立) 31. 梅涅劳斯定理的应用定理1:设△ABC 的∠A 的外角平分线交边CA 于Q ,∠C 的平分线交边AB 于R ,∠B 的平分线交边CA 于Q ,则P 、Q 、R 三点共线.32. 梅涅劳斯定理的应用定理2:过任意△ABC 的三个顶点A 、B 、C 作它的外接圆的切线,分别和BC 、CA 、AB 的延长线交于点P 、Q 、R ,则P 、Q 、R 三点共线.33. 塞瓦(Ceva )定理:设X 、Y 、Z 分别为△ABC 的边BC 、CA 、AB 上的一点,则AX 、BY 、CZ 所在直线交于一点的充要条件是AZ ZB ·BX XC ·CY YA=1. 34. 塞瓦定理的应用定理:设平行于△ABC 的边BC 的直线与两边AB 、AC 的交点分别是D、E,又设BE和CD交于S,则AS一定过边BC的中点M.35.塞瓦定理的逆定理:(略)36.塞瓦定理的逆定理的应用定理1:三角形的三条中线交于一点,三角形的三条高线交于一点,三角形的三条角分线交于一点.37.塞瓦定理的逆定理的应用定理2:设△ABC的内切圆和边BC、CA、AB 分别相切于点R、S、T,则AR、BS、CT交于一点.38.西摩松(Simson)定理:从△ABC的外接圆上任意一点P向三边BC、CA、AB或其延长线作垂线,设其垂足分别是D、E、R,则D、E、R共线,(这条直线叫西摩松线Simson line).39.西摩松定理的逆定理:(略)40.关于西摩松线的定理1:△ABC的外接圆的两个端点P、Q关于该三角形的西摩松线互相垂直,其交点在九点圆上.41.关于西摩松线的定理2(安宁定理):在一个圆周上有4点,以其中任三点作三角形,再作其余一点的关于该三角形的西摩松线,这些西摩松线交于一点.42.史坦纳定理:设△ABC的垂心为H,其外接圆的任意点P,这时关于△ABC 的点P的西摩松线通过线段PH的中心.43.史坦纳定理的应用定理:△ABC的外接圆上的一点P的关于边BC、CA、AB的对称点和△ABC的垂心H同在一条(与西摩松线平行的)直线上.这条直线被叫做点P关于△ABC的镜象线.44.牛顿定理1:四边形两条对边的延长线的交点所连线段的中点和两条对角线的中点,三点共线.这条直线叫做这个四边形的牛顿线.45.牛顿定理2:圆外切四边形的两条对角线的中点,及该圆的圆心,三点共线.46.笛沙格定理1:平面上有两个三角形△ABC、△DEF,设它们的对应顶点(A和D、B和E、C和F)的连线交于一点,这时如果对应边或其延长线相交,则这三个交点共线.47.笛沙格定理2:相异平面上有两个三角形△ABC、△DEF,设它们的对应顶点(A和D、B和E、C和F)的连线交于一点,这时如果对应边或其延长线相交,则这三个交点共线.48.波朗杰、腾下定理:设△ABC的外接圆上的三点为P、Q、R,则P、Q、R关于△ABC交于一点的充要条件是:弧AP+弧BQ+弧CR=0(mod2 ) .49.波朗杰、腾下定理推论1:设P、Q、R为△ABC的外接圆上的三点,若P、Q、R关于△ABC的西摩松线交于一点,则A、B、C三点关于△PQR的的西摩松线交于与前相同的一点.50.波朗杰、腾下定理推论2:在推论1中,三条西摩松线的交点是A、B、C、P、Q、R六点任取三点所作的三角形的垂心和其余三点所作的三角形的垂心的连线段的中点.51.波朗杰、腾下定理推论3:考查△ABC的外接圆上的一点P的关于△ABC 的西摩松线,如设QR为垂直于这条西摩松线该外接圆的弦,则三点P、Q、R的关于△ABC的西摩松线交于一点.52.波朗杰、腾下定理推论4:从△ABC的顶点向边BC、CA、AB引垂线,设垂足分别是D、E、F,且设边BC、CA、AB的中点分别是L、M、N,则D、E、F、L、M、N六点在同一个圆上,这时L、M、N点关于关于△ABC的西摩松线交于一点.53.卡诺定理:通过△ABC的外接圆的一点P,引与△ABC的三边BC、CA、AB分别成同向的等角的直线PD、PE、PF,与三边的交点分别是D、E、F,则D、E、F三点共线.54.奥倍尔定理:通过△ABC的三个顶点引互相平行的三条直线,设它们与△ABC的外接圆的交点分别是L、M、N,在△ABC的外接圆上取一点P,则PL、PM、PN与△ABC的三边BC、CA、AB或其延长线的交点分别是D、E、F,则D、E、F三点共线.55.清宫定理:设P、Q为△ABC的外接圆的异于A、B、C的两点,P点的关于三边BC、CA、AB的对称点分别是U、V、W,这时,QU、QV、QW和边BC、CA、AB或其延长线的交点分别是D、E、F,则D、E、F三点共线.56.他拿定理:设P、Q为关于△ABC的外接圆的一对反点,点P的关于三边BC、CA、AB的对称点分别是U、V、W,这时,如果QU、QV、QW和边BC、CA、AB或其延长线的交点分别是D、E、F,则D、E、F三点共线.(反点:P、Q分别为圆O的半径OC和其延长线的两点,如果OC2=OQ×OP则称P、Q 两点关于圆O互为反点)57.朗古来定理:在同一圆周上有A1、B1、C1、D1四点,以其中任三点作三角形,在圆周取一点P,作P点的关于这4个三角形的西摩松线,再从P向这4条西摩松线引垂线,则四个垂足在同一条直线上.58.从三角形各边的中点,向这条边所对的顶点处的外接圆的切线引垂线,这些垂线交于该三角形的九点圆的圆心.59.一个圆周上有n个点,从其中任意n-1个点的重心,向该圆周的在其余一点处的切线所引的垂线都交于一点.60.康托尔定理1:一个圆周上有n个点,从其中任意n-2个点的重心向余下两点的连线所引的垂线共点.61.康托尔定理2:一个圆周上有A、B、C、D四点及M、N两点,则M和N 点关于四个三角形△BCD、△CDA、△DAB、△ABC中的每一个的两条西摩松线的交点在同一直线上.这条直线叫做M、N两点关于四边形ABCD的康托尔线.62.康托尔定理3:一个圆周上有A、B、C、D四点及M、N、L三点,则M、N两点的关于四边形ABCD的康托尔线、L、N两点的关于四边形ABCD的康托尔线、M、L两点的关于四边形ABCD的康托尔线交于一点.这个点叫做M、N、L三点关于四边形ABCD的康托尔点.63.康托尔定理4:一个圆周上有A、B、C、D、E五点及M、N、L三点,则M、N、L三点关于四边形BCDE、CDEA、DEAB、EABC中的每一个康托尔点在一条直线上.这条直线叫做M、N、L三点关于五边形A、B、C、D、E的康托尔线.64.费尔巴赫定理:三角形的九点圆与内切圆和旁切圆相切.65.莫利定理:将三角形的三个内角三等分,靠近某边的两条三分角线相得到一个交点,则这样的三个交点可以构成一个正三角形.这个三角形常被称作莫利正三角形.66. 布利安松定理:连结外切于圆的六边形ABCDEF 相对的顶点A 和D 、B和E 、C 和F ,则这三线共点.67. 帕斯卡(Paskal )定理:圆内接六边形ABCDEF 相对的边AB 和DE 、BC和EF 、CD 和FA 的(或延长线的)交点共线.68. 阿波罗尼斯(Apollonius )定理:到两定点A 、B 的距离之比为定比m :n (值不为1)的点P ,位于将线段AB 分成m :n 的内分点C 和外分点D 为直径两端点的定圆周上.这个圆称为阿波罗尼斯圆.69. 库立奇*大上定理:(圆内接四边形的九点圆)圆周上有四点,过其中任三点作三角形,这四个三角形的九点圆圆心都在同一圆周上,我们把过这四个九点圆圆心的圆叫做圆内接四边形的九点圆.70. 密格尔(Miquel )点: 若AE 、AF 、ED 、FB 四条直线相交于A 、B 、C 、D 、E 、F 六点,构成四个三角形,它们是△ABF 、△AED 、△BCE 、△DCF ,则这四个三角形的外接圆共点,这个点称为密格尔点.71. 葛尔刚(Gergonne )点:△ABC 的内切圆分别切边AB 、BC 、CA 于点D 、E 、F ,则AE 、BF 、CD 三线共点,这个点称为葛尔刚点.72. 欧拉关于垂足三角形的面积公式:O 是三角形的外心,M 是三角形中的任意一点,过M 向三边作垂线,三个垂足形成的三角形的面积,其公式: 222AB C D 4||R d R S S EF -=∆∆.。
2叙嗲活幼嫘歿讲;I中等数学平面几何中三点共线的常见解法T S J瑜(天津师范大学数学科学学院2019级硕士研究生,300387 )中图分类号:〇123.1 文献标识码:A文章编号:1005 - 6416(2021)04 - 0002 - 06(本讲适合高中)证明三点共线是数学竞赛中的一种常见 题型.本文结合近几年国内外数学竞赛中的 典型例题介绍几种常见的解题方法.1利用梅涅劳斯定理的逆定理例 1 已知的三条中线A4'、与其九点圆分别交于点£>、£、厂直线fiC、C4、仙上的点L、M、iV分别为A/lfiC 的三条高线的垂足,九点圆上以Z)、瓦、F为切 点的三条切线与直线M/V、L/V、L M分别交于 点'(?、/?.证明:P、<?、/?三点共线.[1](第17届地中海地区数学竞赛)证明如图1,设A/I S C的重心为C.图1由梅涅劳斯定理的逆定理,知只要证收稿日期:2020-11 -18NP MR LQ^p m'~r l'q n='A P D N c^^PMD.别得+h.NP^apdn ND1^P M~S^d m~DM2'^./i U X i U MR MF2LQ LE2类似地,RL = Fl T#= Ei y r为证式①成立,只要证ND MF LEd m'~f l'e n='②在A和A中,由正弦定理分ND ADsin Z BAG~ sin Z A N D'MD ADsin 乙 CAG sin Z A M D '两式相除得ND sin Z CAG sin AMDDM sin Z BAG sin Z ANDsin Z B'A'D B'D③sin C'A'D~C'D '类似地,MF sin Z BCGFL sin Z ACGA'FB'F,④LE sin 乙 ABG C'E⑤EN sin Z CBG A'E '对A4S C和点G应用角元塞瓦定理知sin /_ BAG sin X ACG sin X CBG_ .⑥sin CAG sin /_ BCG sin 乙ABG2021年第4期3③〜⑥四式相乘得ND MF LE BfD ArF C E----•—• — —-----•------•DM FL EN~ C'D B'F A'E'又由六点共圆,则A G D B'c^^GEA'B'D DGZ E =£G '米加她 A,F FG C,E EG类似地,C,Z)—D G W F— F G .三式相乘并代人式⑦,即得式②成立.【注】对于证明中的式⑦,由于圆内接凸 六边形水/满足氺£)、57、(:7三线共点,由角元塞瓦定理的推论也可得A'F B'D C'E~FB''15C''~EA'=j即式⑦右边=1.2利用平角的定义或角相等(1)如图,…,/)…为平面上 » +3个点,若Z A B D t +Z D'BD2+.._+Z D…B C= M)。
初二数学平面几何中的重要定理归纳与运用数学是一门严谨而又广泛应用的学科,而数学中的平面几何部分特别重要。
在初二的数学学习中,学生们会接触到许多平面几何的重要定理。
这些定理不仅具有理论意义,而且在实际问题中也有着广泛的应用。
本文将对初二数学平面几何中的一些重要定理进行归纳和运用。
1. 直线的性质和定理直线是平面几何中最基本的要素之一,我们首先来看一些与直线相关的性质和定理。
a. 直线垂直平分线给定一条直线段,若有一条直线同时与该线段垂直且平分该线段,那么这条直线就被称为垂直平分线。
垂直平分线的一个重要性质是,它通过线段的中点,并与该线段垂直。
b. 平行线的定理平行线具有许多重要的性质和定理。
其中一个重要的定理是“平行线上的对应角相等”。
根据这个定理,我们可以在解决多个平行线相关的问题时,运用角度的相等性,更方便地求解。
c. 垂直线的定理垂直线也有一些重要的定理。
例如,“两条互相垂直的直线,其斜率的乘积等于-1”。
这个定理的应用范围很广,可以用于求解垂直线的方程以及判断两条线是否垂直等。
2. 三角形的定理和性质三角形是平面几何中常见的形状,其定理和性质的应用也非常广泛。
a. 三角形的角平分线定理三角形的角平分线定理指出,如果一条直线将一个角平分,那么它将把对边分成一条比另一条长的线段。
这个定理的应用可以帮助我们求解三角形内部的角度,以及判断某个点是否在三角形内部等。
b. 三角形的中位线定理三角形的中位线定理是指,如果一条线段连接一个三角形的两边中点,那么这条线段被称为三角形的中位线,并且它的长度等于另外两条边长度之和的一半。
这个定理的应用范围广泛,可以用于求解三角形的面积、判断三角形是否为等边三角形等。
c. 三角形的外角定理三角形的外角定理指出,三角形的一个外角等于其余两个内角的和。
根据这个定理,我们可以利用外角的性质来解决一些三角形成立的问题,例如判断三角形是否可以构成等边三角形等。
3. 圆的性质和定理圆是平面几何中一个重要的概念,它具有许多独特的性质和定理。
一、立体几何知识点归纳 第一章 空间几何体(一)空间几何体的结构特征(1)多面体——由若干个平面多边形围成的几何体.围成多面体的各个多边形叫叫做多面体的面,相邻两个面的公共边叫做多面体的棱,棱与棱的公共点叫做顶点.旋转体--把一个平面图形绕它所在平面内的一条定直线旋转形成的封闭几何体。
其中,这条定直线称为旋转体的轴。
(2)柱,锥,台,球的结构特征 1。
棱柱1。
1棱柱—-有两个面互相平行,其余各面都是四边形,并且每相邻两个四边形的公共边都互相平行,由这些面所围成的几何体叫做棱柱。
1。
2相关棱柱几何体系列(棱柱、斜棱柱、直棱柱、正棱柱)的关系: ①⎧⎪⎧−−−−−→⎨⎪−−−−−→⎨⎪⎪⎩底面是正多形棱垂直于底面斜棱柱棱柱正棱柱直棱柱其他棱柱 底面为矩形侧棱与底面边长相等1.3①侧棱都相等,侧面是平行四边形;②两个底面与平行于底面的截面是全等的多边形; ③过不相邻的两条侧棱的截面是平行四边形;④直棱柱的侧棱长与高相等,侧面与对角面是矩形。
1。
4长方体的性质:①长方体一条对角线长的平方等于一个顶点上三条棱的平方和;【如图】222211AC AB AD AA =++②(了解)长方体的一条对角线1AC 与过顶点A 的三条棱所成的角分别是αβγ,,,那么222cos cos cos 1αβγ++=,222sin sin sin 2αβγ++=;③(了解)长方体的一条对角线1AC 与过顶点A 的相邻三个面所成的角分别是αβγ,,,则,222sin sin sin 1αβγ++=222cos cos cos 2αβγ++=.1.5侧面展开图:正n 棱柱的侧面展开图是由n 个全等矩形组成的以底面周长和侧棱长为邻边的矩形. 1.6面积、体积公式:2S c hS c h S S h=⋅=⋅+=⋅直棱柱侧直棱柱全底棱柱底,V (其中c 为底面周长,h 为棱柱的高)2.圆柱2。
1圆柱—-以矩形的一边所在的直线为旋转轴,其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫圆柱.2.2圆柱的性质:上、下底及平行于底面的截面都是等圆;过轴的母线截面(轴截面)是全等的矩形.2。
竞赛专题讲座06-平面几何四个重要定理四个重要定理:梅涅劳斯(Menelaus)定理(梅氏线)△ABC的三边BC、CA、AB或其延长线上有点P、Q、R,则P、Q、R共线的充要条件是。
塞瓦(Ceva)定理(塞瓦点)△ABC的三边BC、CA、AB上有点P、Q、R,则AP、BQ、CR共点的充要条件是。
托勒密(Ptolemy)定理四边形的两对边乘积之和等于其对角线乘积的充要条件是该四边形内接于一圆。
西姆松(Simson)定理(西姆松线)从一点向三角形的三边所引垂线的垂足共线的充要条件是该点落在三角形的外接圆上。
例题:1.设AD是△ABC的边BC上的中线,直线CF交AD于F。
求证:。
【分析】CEF截△ABD→(梅氏定理)【评注】也可以添加辅助线证明:过A、B、D之一作CF的平行线。
2.过△ABC的重心G的直线分别交AB、AC于E、F,交CB于D。
求证:。
【分析】连结并延长AG交BC于M,则M为BC的中点。
DEG截△ABM→(梅氏定理)DGF截△ACM→(梅氏定理)∴===1【评注】梅氏定理3. D、E、F分别在△ABC的BC、CA、AB边上,,AD、BE、CF交成△LMN。
求S△LMN。
【分析】【评注】梅氏定理4.以△ABC各边为底边向外作相似的等腰△BCE、△CAF、△ABG。
求证:AE、BF、CG相交于一点。
【分析】【评注】塞瓦定理5.已知△ABC中,∠B=2∠C。
求证:AC2=AB2+AB·BC。
【分析】过A作BC的平行线交△ABC的外接圆于D,连结BD。
则CD=DA=AB,AC=BD。
由托勒密定理,AC·BD=AD·BC+CD·AB。
【评注】托勒密定理6.已知正七边形A 1A2A3A4A5A6A7。
求证:。
(第21届全苏数学竞赛)【分析】【评注】托勒密定理7.△ABC的BC边上的高AD的延长线交外接圆于P,作PE⊥AB于E,延长ED交AC延长线于F。
求证:BC·EF=BF·CE+BE·CF。
中考数学平面几何的重要定理与证明方法数学中的平面几何是中考数学中的一个重要部分,其中涉及了许多重要的定理和证明方法。
了解这些定理和方法对于应对中考数学题目至关重要。
本文将介绍中考数学平面几何的一些重要定理,并阐述其证明方法。
一、直角三角形的勾股定理直角三角形的勾股定理是平面几何中最常用的定理之一。
它表明,在直角三角形中,直角边的平方等于两个其他边平方的和。
定理表述如下:在直角三角形ABC中,假设∠C为直角。
设AB=c,BC=a,AC=b,则有a²+b²=c²。
勾股定理的证明方法多种多样,下面我们介绍其中一种思路。
证明思路:我们以直角边AC为边,构造正方形ACDE。
连接BD。
由正方形的性质可知,∠ADC是直角,且AD=DC=AC=b。
根据正方形对角线的性质可知,AC²+AD²=CD²。
此外,根据余弦定理可知,∠CBD的余弦值为:cos∠CBD=(AC²+BC²-BD²)/(2×AC×BC)。
由于∠ACB=90°,所以cos∠ACB=0,即AC和BC垂直。
因此,cos∠CBD=0,即AC²+BC²=BD²。
由于BD²=CD²,所以AC²+BC²=CD²,即a²+b²=c²。
证毕。
二、全等三角形的判定方法全等三角形的判定方法是平面几何中另一个重要的定理。
掌握了全等三角形的判定方法,可以快速解决一些与全等三角形相关的题目。
定理表述如下:两个三角形的对应边长度相等,且对应角相等,则这两个三角形全等。
全等三角形的判定方法主要有以下几种:1. SSS判定法(边边边):若两个三角形的三条边分别相等,则这两个三角形全等。
2. SAS判定法(边角边):若两个三角形的两边分别相等,且夹角也相等,则这两个三角形全等。