等腰三角形证明以及辅助线做法
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等腰三角形4种辅助线添加方法+例题三线合一,是等腰三角形里最重要的性质定理之一。
所谓三线,就是等腰三角形中,顶角的角平分线,底边的中线,底边的高线。
必然三线合一。
例题1,是三线合一的最基础的题型,D是BC的中点,那么连接AD,通过三线合一的性质,得出AD⊥BC.方法二:做平行线法这个一般是做一腰的平行线,得出两个角相等,从而得出三角形全等例题2中,这个题是非常常见的考试经典题型。
第①小题,得出三角形全等,得出PD=QD。
第②小题,过点P做PF∥AC,因为△PBF是等腰三角形,PE⊥BF,三线合一得出BE=EF。
又因为三角形全等,得出FD=CD。
所以,得出ED=BC的一半,即为定值。
方法三:截长补短法,或者叫截长取短法简单说,就是在某一条线段上截取一条线段,和已知线段相等。
或者,延长某一线段,使之等于某已知线段。
此解题方法常用,请大家细心钻研,平时多探索,勤学苦练。
例题3,就是一道延长某一线段,使之等于某已知线段,经典考试题型。
例题4,这就是一道在某一条线段上截取一条线段,和已知线段相等,通过等量转换,得出结论的经典考试题型。
方法四:加倍折半法,倍长中线法例题5,解析说过点B做BF∥AC,最后得出的还是线段相等。
其实,这个题还有一个更好的解题思路,就是倍长中线法先提示一下辅助线的添加方法。
因为CE是△ABC的中线,倍长中线CE。
延长CE至F,使EF=CE,连接BF。
倍长中线,必出三角形全等,最后得出,△DBC≌△FBC,所以DC=CF,所以CD=2CE。
看完这经典例题之后,不要认为自己就完全掌握了,这个时候要干什么?。
构造等腰三角形解题的辅助线做法吕海艳等腰三角形是一种特殊的三角形,常与全等三角形的相关知识结合在一起考查。
在许多几何问题中,通常需要构造等腰三角形才能使问题获解。
那么如何构造等腰三角形呢一般有以下四种方法:(1)依据平行线构造等腰三角形;(2)依据倍角关系构造等腰三角形;(3)依据角平分线+垂线构造等腰三角形;(4)依据120°角或60°角,常补形构造等边三角形。
1、依据平行线构造等腰三角形例1:如图。
△ABC中,AB=AB,E为AB上一点,F为AC延长线上一点,且BE=CF,EF交BC于D,求证DE=DF.)[点拔]:若证DE=DF,则联想到D是EF的中点,中点的两旁容易构造全等三角形,方法是过E或F作平行线,构造X型的基本图形,只需证两个三角形全等即可。
证明:过E作EG∥AC交BC于G∴∠1=∠ACB,∠2=∠F∵AB=AC∴∠B=∠ACB∴∠1=∠B∴BE=GE∵BE=CF∴GE=CF在△EDG和△FDC中*∠3=∠4∠2=∠FGE=CF∴△EDG≌△FDC∴DE=DF[评注]:此题过E作AC的平行线后,构造了等腰△BEG,从而达到转化线段的目的。
2、依据倍角关系构造等腰三角形例2:如图。
△ABC中,∠ABC=2∠C,AD是∠BAC的平分线求证:AB+BD=AB.[点拔]:在已知条件中出现了一个角是另一个角的2倍,可延长CB,构造等腰三角形,问题即可解决。
证明:延长CB至E,使BE=BA,连接AE∵BE=BA∴∠BAE=∠E∵∠ABC=2∠C, ∠ABC=∠E+∠BAE=2∠E∴∠C=∠EAC=AE∵AD平分∠BAC∴∠1=∠2…∴∠EAD=∠BAE+∠1=∠E+∠1=∠C+∠2=∠BDA∴EA=ED∵ED=EB+BD,EB=AB,AC=AE∴AC=AB+BD[评注]:当一个三角形中出现了一个角是另一个角的2倍时,我们就可以通过转化倍角寻找等腰三角形。
3、依据角平分线+垂线,构造等腰三角形例3,如图。
巧用“两线合一”构建且证明等腰三角形问题学习了等腰三角形的三线合一后,笔者认为,可以根据学生的实际情况,补充“三线合一”的逆命题的教学,因为这种逆命题虽然不能作为定理用,但它在解题中非常常见的。
掌握了它,可以为我们解题增加一种重要思路。
它有以下几种形式:①一边上的高与这边上的中线重合的三角形是等腰三角形.(线段垂直平分线的性质)②一边上的高与这边所对角的平分线重合的三角形是等腰三角形.③一边上的中线与这边所对角的平分线重合的三角形是等腰三角形.因此,三角形“一边上的高、这边上的中线及这边所对角的平分线”三线中“两线合一”就能证明它是等腰三角形.为了便于记忆,笔者简言之:两线合一,必等腰。
本文重点利用该逆命题作为一种思路正确地添加辅助线,构建等腰三角形且证明之来解决问题。
一、我们先来证明“三线合一”性质的逆命题三种情形的正确性:证明①:已知:如图1,△ABC中,AD是BC边上的中线,又是BC边上的高。
求证:△ABC是等腰三角形。
分析:AD就是BC边上的垂直平分线,利用线段垂直平分线的性质,可以推出AB=AC,所以△ABC是等腰三角形。
具体证明过程略。
证明②:已知:如图1,△ABC中,AD是∠BAC的角平分线,AD是BC边上的高。
求证:△ABC是等腰三角形。
分析:利用ASA的方法来证明△ABD≌△ACD,由此推出AB=AC得出△ABC是等腰三角形。
具体证明过程略。
证明③:已知:如图2,△ABC中,AD是∠BAC的角平分线,AD是BC边上的中线。
求证:△ABC是等腰三角形。
方法一:分析:要证△ABC是等腰三角形就是要证AB=AC,直接通过证明这两条线段所在的三角形全等不行,那就换种思路,经验告诉我们,在有中点的几何证明题中常用的添辅助线的方法是“倍长中线法”(即通过延长三角形的中线使之加倍,以便构造出全等三角形来解决问题的方法),即延长AD到E点,使DE=AD,由此问题就解决了。
证明:如图2,延长AD到E点,使DE=AD,连接BE在△ADC和△EDB中AD=DE∠ADC=∠EDBCD=BD∴△ADC≌△EDB∴AC=BE,∠CAD=∠BED∵AD是∠BAC的角平分线∴∠BAD=∠CAD∴∠BED=∠BAD∴AB=BE又∵AC=BE∴AB=AC∴△ABC是等腰三角形。
等腰三角形中做辅助线的八种常用方法几何图形中添加辅助线,往往能把分散的条件集中,使隐蔽的条件显露,将复杂的问题简单化.例如:作“三线”中的一线或平行线证线段相等,利用截长补短证线段和差关系或求角的度数,利用加倍折半法证线段的倍分关系等,将不在同一个三角形的线段转移到同一个三角形(或两个全等三角形)中,然后运用等腰(或全等三角形)的性质来解决问题.方法1 等腰三角形中有底边上的中点时常作底边上的中线1.如图,在三角形ABC中,∠A=90°,AB=AC,D为BC的中点,E,F分别是AB,AC上的点,且BE=AF,求证:(1)DE=DF.(2)DE⊥DF方法2 等腰三角形中没有底边上的中点时常作底边上的高2.如图,△ABC中,AC=2AB,AD平分∠BAC交BC于D,E是AD上一点,且EA=EC,求证:EB⊥AB.方法3 等腰三角形中证与腰有关联的线段时常作腰的平行线或垂线3.如图,在△ABC中,AB=AC ,点P从点B出发沿线段BA移动(点P与A,B不重合),同时,点Q从点C出发沿线段AC的延长线移动,点P,Q移动的速度相同,PQ与直线BC相交于点D.(1)试说明:PD=QD(2)过点P作直线BC的垂线,垂足为E,P,Q在移动的过程中,线段BE,DE,CD中是否存在长度保持不变的线段?请说明理由.方法4 等腰三角形证与底有关的线段时常作底的平行线4.如图,等边三角形ABC中,D是边AC延长线上一点,延长BC至E,使CE=AD,DG⊥BE于G,求证:BG=EG.方法5补形法构造等腰三角形5.如图,AB∥CD,∠1=∠2,AD=AB+CD,求证:(1)BE=CE;(2)AE⊥DE;(3)AE平分∠BAD.方法6 倍长中线法构造等腰三角形6.如图,△ABC中,AD为中线,点E为AB上一点,AD,CE交于点F,且CE=EF,求证:AB=CF方法7 延长(或截长)法构造等腰三角形7.如图,在△ABC中,∠BAC=2∠B,CD平分∠ACB交AB于D,求证:AC+AD=BC.方法8 截长补短法构造等腰三角形8.如图,在△ABC中,∠BAC=120°,AD⊥BC于点D,且AB+BD=DC,求∠C的度数.。
证明等腰三角形的方法首先,我们来看一种基于三角形内角和的证明方法。
对于等腰三角形ABC,假设AB=AC,我们需要证明∠B=∠C。
根据三角形内角和的性质,三角形内角和等于180度,所以∠A+∠B+∠C=180度。
又因为AB=AC,所以三角形ABC是等腰三角形,于是有∠A=∠C。
将∠A=∠C代入∠A+∠B+∠C=180度中,得到∠B=∠C。
因此,我们通过三角形内角和的性质证明了等腰三角形的两个角相等。
其次,我们可以利用等腰三角形的对称性来证明。
对于等腰三角形ABC,假设AB=AC,我们需要证明∠B=∠C。
我们可以通过对称轴的对称性来证明。
根据等腰三角形的定义,可以得知∠A=∠C。
然后我们可以通过对称轴的对称性,将三角形ABC绕顶点A进行对称,得到一个新的三角形A'B'C',其中A'B'=A'C',且∠A' = ∠C'。
由于A'B'=A'C',所以三角形A'B'C'也是等腰三角形,于是有∠A'=∠C'。
再根据∠A'=∠C'和∠A' = ∠C',可以得到∠B=∠C。
因此,我们通过对称性证明了等腰三角形的两个角相等。
最后,我们可以利用等腰三角形的辅助线来证明。
对于等腰三角形ABC,假设AB=AC,我们需要证明∠B=∠C。
我们可以通过引入辅助线来证明。
首先,我们在等腰三角形ABC中引入高AD,连接D到顶点B和C。
由于等腰三角形的性质,可以得知AD是高,且BD=CD。
然后我们可以利用三角形的辅助线,将三角形ABC分割成两个等腰三角形ABD和ACD。
由于ABD和ACD是等腰三角形,所以它们的底角相等,即∠B=∠C。
因此,我们通过引入辅助线证明了等腰三角形的两个角相等。
综上所述,我们介绍了几种常见的证明等腰三角形的方法,包括基于三角形内角和的证明方法、基于对称性的证明方法以及基于等腰三角形的辅助线的证明方法。
有等腰三角形时常用的辅助线⑴作顶角的平分线,底边中线,底边高线例:已知,如图,AB = AC,BD⊥AC于D,求证:∠BAC = 2∠DBC⑵有底边中点时,常作底边中线例:已知,如图,△ABC中,AB = AC,D为BC中点,DE⊥AB于E,DF⊥AC于F,求证:DE = DF⑶将腰延长一倍,构造直角三角形解题例:已知,如图,△ABC中,AB = AC,在BA延长线和AC上各取一点E、F,使AE = AF,求证:EF⊥BC⑷常过一腰上的某一已知点做另一腰的平行线例:已知,如图,在△ABC中,AB = AC,D在AB上,E在AC延长线上,且BD = CE,连结DE交BC于F求证:DF = EF⑸常过一腰上的某一已知点做底的平行线例:已知,如图,△ABC中,AB =AC,F在AC上,E在BA延长线上,且AE = AF,连结DE求证:EF⊥BC⑹常将等腰三角形转化成特殊的等腰三角形---—--等边三角形例:已知,如图,△ABC中,AB = AC,∠BAC = 80o,P为形内一点,若∠PBC = 10o,∠PCB = 30o求∠PAB的度数。
有等腰三角形时常用的辅助线⑴作顶角的平分线,底边中线,底边高线例:已知,如图,AB = AC,BD⊥AC于D,求证:∠BAC = 2∠DBC证明:(方法一)作∠BAC的平分线AE,交BC于E,则∠1 = ∠2 = 12∠BAC又∵AB = AC∴AE⊥BC∴∠2+∠ACB = 90o∵BD⊥AC∴∠DBC+∠ACB = 90o∴∠2 = ∠DBC∴∠BAC = 2∠DBC(方法二)过A作AE⊥BC于E(过程略)(方法三)取BC中点E,连结AE(过程略)⑵有底边中点时,常作底边中线例:已知,如图,△ABC中,AB = AC,D为BC中点,DE⊥AB于E,DF⊥AC于F,求证:DE = DF21EDC BA证明:连结AD.∵D 为BC 中点, ∴BD = CD又∵AB =AC ∴AD 平分∠BAC ∵DE ⊥AB ,DF ⊥AC ∴DE = DF⑶将腰延长一倍,构造直角三角形解题例:已知,如图,△ABC 中,AB = AC,在BA 延长线和AC 上各取一点E 、F ,使AE = AF , 求证:EF ⊥BC证明:延长BE 到N ,使AN = AB ,连结CN ,则AB = AN = AC∴∠B = ∠ACB, ∠ACN = ∠ANC ∵∠B +∠ACB +∠ACN +∠ANC = 180o∴2∠BCA +2∠ACN = 180o ∴∠BCA +∠ACN = 90o 即∠BCN = 90o ∴NC ⊥BC ∵AE = AF ∴∠AEF = ∠AFE又∵∠BAC = ∠AEF +∠AFE ∠BAC = ∠ACN +∠ANC ∴∠BAC =2∠AEF = 2∠ANC ∴∠AEF = ∠ANCF E DCBAN FE CBA∴EF ∥NC ∴EF ⊥BC⑷常过一腰上的某一已知点做另一腰的平行线例:已知,如图,在△ABC 中,AB = AC,D 在AB 上,E 在AC 延长线上,且BD = CE ,连结DE 交BC 于F 求证:DF = EF证明:(证法一)过D 作DN ∥AE ,交BC 于N ,则∠DNB = ∠ACB,∠NDE = ∠E ,∵AB = AC, ∴∠B = ∠ACB ∴∠B =∠DNB ∴BD = DN 又∵BD = CE ∴DN = EC在△DNF 和△ECF 中 ∠1 = ∠2 ∠NDF =∠E DN = EC ∴△DNF ≌△ECF ∴DF = EF(证法二)过E 作EM ∥AB 交BC 延长线于M ,则∠EMB =∠B(过程略)⑸常过一腰上的某一已知点做底的平行线21NFED C BA21MFED CBA例:已知,如图,△ABC 中,AB =AC ,E 在AC 上,D 在BA 延长线上,且AD = AE ,连结DE求证:DE ⊥BC证明:(证法一)过点E 作EF ∥BC 交AB 于F ,则∠AFE =∠B ∠AEF =∠C ∵AB = AC ∴∠B =∠C ∴∠AFE =∠AEF ∵AD = AE∴∠AED =∠ADE又∵∠AFE +∠AEF +∠AED +∠ADE = 180o ∴2∠AEF +2∠AED = 90o 即∠FED = 90o∴DE ⊥FE 又∵EF ∥BC ∴DE ⊥BC(证法二)过点D 作DN ∥BC 交CA 的延长线于N,(过程略) (证法三)过点A 作AM ∥BC 交DE 于M ,(过程略)⑹常将等腰三角形转化成特殊的等腰三角形————--等边三角形例:已知,如图,△ABC 中,AB = AC,∠BAC = 80o ,P为形内一点,若∠PBC = 10o ∠PCB = 30o 求∠PAB 的度数. 解法一:以AB 为一边作等边三角形,连结CE则∠BAE =∠ABE = 60oN M FE D CBA PECBAAE = AB = BE∵AB = AC∴AE = AC ∠ABC =∠ACB ∴∠AEC =∠ACE∵∠EAC =∠BAC-∠BAE= 80o-60o = 20o∴∠ACE = 12(180o-∠EAC)= 80o∵∠ACB= 12(180o-∠BAC)= 50o∴∠BCE =∠ACE-∠ACB= 80o-50o = 30o∵∠PCB = 30o∴∠PCB = ∠BCE∵∠ABC =∠ACB = 50o, ∠ABE = 60o∴∠EBC =∠ABE-∠ABC = 60o-50o =10o ∵∠PBC = 10o∴∠PBC = ∠EBC在△PBC和△EBC中∠PBC = ∠EBCBC = BC∠PCB = ∠BCE∴△PBC≌△EBC∴BP = BE∵AB = BE∴AB = BP∴∠BAP =∠BPA∵∠ABP =∠ABC-∠PBC = 50o-10o = 40o∴∠PAB = 12(180o-∠ABP)= 70o解法二:以AC为一边作等边三角形,证法同一。
技巧专题等腰三角形7种常用辅助线添加方法方法1.三线合一法例1.如图,△ABC中,AB=AC,D是BC的中点,过A点的直线EF//BC,且AE=AF.求证: DE=DF.方法2.作一腰的平行线构造等腰三角形法例2.如图,AB=AC,F 为DE的中点,求证BD=CE.例3.如图,AABC中,AB=AC,点P从点B出发沿线段BA移动,同时,点Q从点C出发沿线段AC的延长线移动,已知点P, Q移动的速度相同,PQ与直线BC相交于点D.(1).如图①,当点P为AB的中点时,求证: PD=QD;(2).如图②,过点P作直线BC的垂线,垂足为E,当点P,Q在移动的过程中,线段BE、DE、CD中是否存在长度保持不变的线段?请说明理由.方法3.截长补短构造等腰三角形法例4.如图,在△ABC中,AB=AC, D是△ABC外一点,且∠ABD=60°,∠ACD=60°求证:BD+DC=AB例5.如图,在AABC中,∠BAC=120°, AD⊥BC于D,且AB+BD=DC,求∠C.方法4.证与底有关的线段时,通常作底的平行线例6.如图,等边△ABC中,D是边AB延长线上一点,延长BC至E点,使CE=AD, DG⊥BE 于G,求证BG=EG.方法5.加倍折半法,倍长中线法例7.如图,CE、CB分别是△ABC与△ADC的中线,且∠ACB=∠ABC.求证:CD=2CE.方法6.以底或腰为边作等边三角形,出三角形全等例8.如图,在△ABC中,∠ABC=∠ACB=40°,点P为三角形内一点,且∠PCA=∠PAB=20°.求∠PBC的度数方法7、将以腰为边的一个三角形绕顶角的顶点旋转例9.如图,△ABC中,点P是△ABC内一点,且∠APB>∠APC. 求证:PC> PB.课后培优练习题1.如图,在△ABC中,AB=AC, ∠A=90°,点D是BC的中点,点E、F分别在AB、AC上,且AE=CF.求证:△DEF 是等腰直角三角形.2.如图,等边△ABC的边BC上任取一点D,作∠ADE=60°,DE交∠C的外角平分线于点E,判断△ADE的形状,并证明你的结论.3.如图,△ABC中,AB=AC, D为BC边的中点,过点D作DE⊥AB, DF⊥AC,垂足分别为E, F.(1)求证: DE=DF;(2)若∠A=90°,图中与DE相等的有哪些线段? (不需说明理由)4.如图,△ABC中,AC=2AB, AD平分∠BAC交BC于D,E是AD上一点,且EA=EC,求证: EB⊥AB.5.如图,△ABC的面积为1cm2, AP垂直∠ABC的平分线BP于P,求△PBC的面积.6.如图,在△ABC中,AC=BC,∠C=90°,D是AB的中点,DE⊥DF,点E、F分别在AC、BC 上,求证: DE=DF.7.如图,已知AB=AC, ∠A=108°,BD平分∠ABC交AC于D.求证: BC=AB+CD.8.如图,在△ABC中,AB=AC, AE⊥BE于点E,且BC=2BE,若∠EAB=20°,求∠BAC的度数.9.如图,△ABC是等腰直角三角形,∠A=90°,BD平分∠ABC交AC于点D, CE ⊥BD. 求证: BD=2CE.10.如图,等边△ABC的边AB上一点P,作PE⊥AC于E,Q为BC延长线上一一点,且PA=CQ,连PQ交AC边于D.(1).求证: PD=DQ;(2).若△ABC的边长为1,求DE的长.。
巧用“两线合一”构建且证明等腰三角形问题学习了等腰三角形的三线合一后,笔者认为,可以根据学生的实际情况,补充“三线合一”的逆命题的教学,因为这种逆命题虽然不能作为定理用,但它在解题中非常常见的。
掌握了它,可以为我们解题增加一种重要思路。
它有以下几种形式:①一边上的高与这边上的中线重合的三角形是等腰三角形.(线段垂直平分线的性质)②一边上的高与这边所对角的平分线重合的三角形是等腰三角形.③一边上的中线与这边所对角的平分线重合的三角形是等腰三角形.因此,三角形“一边上的高、这边上的中线及这边所对角的平分线”三线中“两线合一”就能证明它是等腰三角形.为了便于记忆,笔者简言之:两线合一,必等腰。
本文重点利用该逆命题作为一种思路正确地添加辅助线,构建等腰三角形且证明之来解决问题。
一、我们先来证明“三线合一”性质的逆命题三种情形的正确性:证明①:已知:如图1,△ABC中,AD是BC边上的中线,又是BC边上的高。
求证:△ABC是等腰三角形。
分析:AD就是BC边上的垂直平分线,利用线段垂直平分线的性质,可以推出AB=AC,所以△ABC是等腰三角形。
具体证明过程略。
证明②:已知:如图1,△ABC中,AD是∠BAC的角平分线,AD是BC边上的高。
求证:△ABC是等腰三角形。
分析:利用ASA的方法来证明△ABD≌△ACD,由此推出AB=AC得出△ABC是等腰三角形。
具体证明过程略。
证明③:已知:如图2,△ABC中,AD是∠BAC的角平分线, AD是BC边上的中线。
求证:△ABC是等腰三角形。
方法一:分析:要证△ABC是等腰三角形就是要证AB=AC,直接通过证明这两条线段所在的三角形全等不行,那就换种思路,经验告诉我们,在有中点的几何证明题中常用的添辅助线的方法是“倍长中线法”(即通过延长三角形的中线使之加倍,以便构造出全等三角形来解决问题的方法),即延长AD到E点,使DE=AD,由此问题就解决了。
证明:如图2,延长AD到E点,使DE=AD,连接BE在△ADC和△EDB中AD = DE∠ADC=∠EDBCD=BD∴△ADC≌△EDB∴AC=BE,∠CAD=∠BED∵AD是∠BAC的角平分线∴∠BAD=∠CAD∴∠BED=∠BAD∴AB=BE又∵AC=BE∴AB=AC∴△ABC是等腰三角形。
方法二:分析:上面的“倍长中线法”稍微有点麻烦,经验告诉我们,遇到角的平分线,我们可以利用角的平分线的性质:过角的平分线上一点向角的两边作垂线,从而构造出了高,再利用面积公式开辟出新思维。
具体做法是:如图2,过点D作DF⊥AB,DE⊥AC垂足分别为F、E。
又因AD是∠BAC的角平分线,所以DF= DE。
因为BD=DC,利用“等底同高的三角形面积相等”的原理,所以=,再根据“等积三角形高相等则底也相等”,因为===,又因DF= DE,所以AB=AC,可见“面积法”给解题带来了简便,这种方法也正是被人们易忽视的。
当然,学生在作出角的平分线上一点到角的两边的距离时,很容易形成思维定势,证明两组直角三角形分别全等,从而证明∠B=∠C,所以AB=AC,此法明显较麻烦些,但是思路要给予肯定。
需要提醒读者的是:以上我们证明了“三线合一”的逆定理的正确性,但是这种逆命题不能作为定理来用,掌握了它和它的证明过程,其目的是为我们解题增加一种重要思路和方法。
二、利用“三线合一”性质的逆命题添加辅助线,构建且证明等腰三角形来解决问题1、逆命题①的应用(即线段垂直平分线的性质的应用)例1 人教版八(上)第十二章章节复习题中的第5题:如图4,D、E分别是AB、AC的中点,CD⊥AB于D,BE⊥AC于E,求证:AC=AB。
经笔者验证,学生一拿到题目就找全等三角形或构建全等三角形,所以连接AO(图略),证明△AOC≌△AOB或者三组直角三角形分别全等,其中还要用到线段的垂直平分线的性质,证明OA=OB=OC,方法相当地麻烦。
分析:题目没有直接给出“CD、BE分别是AB、AC的垂直平分线”这样的语句,所以学生最初拿到这个题目,很难把分立的垂直和平分两个条件联系在一起。
如果学生有“两线合一,必等腰”的思维,很容易想到CD、BE分别可以是以AB、AC为底边的等腰三角形底边上的高和中线,即“两线合一”,因此添加辅助线,构造等腰三角形。
简单证明:连结BC,∵CD⊥AB,AD=BD∴ AC=BC (注:利用线段垂直平分线的性质)同理可得:AB=BC∴ AC=AB由于逆命题①的应用与线段垂直平分线的性质相一致,所以笔者在此就不过多的举例。
2、逆命题②的应用例2 已知:如图5,在△ABC中,AD平分∠BAC,CD⊥AD,D为垂足,AB>AC。
求证:∠2=∠1+∠B分析:由“AD平分∠BAC,CD⊥AD”可以想到AD可以是同一个等腰三角形底边上的高和底边所对角的平分线,即“两线合一”,因此添加辅助线,构造等腰三角形。
简单证明:延长CD交AB于点E,由题目提供的条件,可证△AED≌△ACD,∠2=∠AEC,又∠AEC=∠1+∠B,所以结论得证。
例3 在学习等腰三角形知识时,会遇到这个典型题目:如图6,在△ABC中,∠BAC=900,AB=AC,BE平分∠ABC,且CD⊥BE交BE的延长线于点D,求证:CD=BE分析:由已知条件可知:BD满足了逆命题②的“两线合一”,所以延长CD和BA,交于点F,补全等腰三角形。
简单证明:由所添辅助线可证△BFD≌△BCD,可知△BCF是等腰三角形∴ CD=DF=CF再证△ABE≌△ACF∴ BE=CF∴ CD=BE可见,学会“两线合一,必等腰”的思维,对满足“三线合一”性质的逆命题的条件,添加适当的辅助线来构造等腰三角形,为我们解决相关问题开辟了新思维。
笔者认为,三个逆命题中以逆命题②在几何证明的应用中尤为突出。
例4 逆命题②还可以与中位线综合应用:已知:如图7,在△ABC中,AD平分∠BAC,交BC于点D,过点C作AD的垂线,交AD的延长线于点E,F为BC的中点,连结EF。
求证:EF∥AB,EF=(AC-AB)分析:由已知可知,线段AE既是∠BAC的角平分线,又是EC边上的高,即“两线合一”,就想到把AE所在的等腰三角形构造出来,因而就可添辅助线:分别延长CE、AB交于点G。
简单证明:由所添辅助线可证△AGE≌△ACE,得出△AGC是等腰三角形,AG=AC∴EG=CE又∵点F是BC的中点∴EF是△BGC的中位线∴EF∥AB,EF=BG=(AG-AB)=(AC-AB)3、逆命题③应用:例5 已知:如图8,△ABC中,AD是它的角平分线,且BD=CD,DE∥AC、DF∥AB分别与AB、AC相交于点E,F。
求证:DE=DF分析:根据已知条件,利用相似性知识,可证:点E,F分别是AB、AC的中点(初中阶段不能用三角形的中位线的逆定理),又因点D是BC的中点,再利用三角形中位线的性质可知,DE=AC,DF=AB,可见只要证明AC=AB,题目所求证的结论就可得证。
因为AD 既是∠BAC的角平分线,又是BC边上的中线,即“两线合一”,所以△ABC是等腰三角形可证,方法见逆命题③的证明。
证明:过程略。
还有的题目没有直接给出“两线合一”的条件,而是需要证明其中一个条件或者通过作辅助线构建另一个条件,使题目符合“两线合一”思路。
例6如图9,梯形ABCD中,AB∥CD,E是BC的中点,DE平分∠ADC,求证:AD=CD+AB例7 分析:拿到这个题目,学生的思维很活跃,有的用“截长补短法”;有的用“角的平分线性质”;有的用“梯形问题转化为三角形问题” 的方法;笔者发现有几个学生延长DC、AE相交于点F,易证△ABE≌△FCE,所以 AB=CF,AE=EF,可见只要证明AD=FD,题目所求证的结论就可得证。
可是学生想到这一步,思维受阻:DE此时既是∠ADC的角平分线,又是AF边上的中线,△DAF肯定是等腰三角形,就是不知道怎么证明。
可见,学生如果有“两线合一,必等腰”的思维和掌握了它的证明方法,那么此法是可行。
只是此法用于这个题目较为麻烦、不可取,但是对于学生的思维火花还是要给予肯定的。
由于笔者在研究过程中,发现逆命题③的应用不是很多,所以在此就不过多的举例。
三、请读者小试牛刀学习了以上“两线合一,必等腰”的新思路,笔者最后再一次警告读者:由于“三线合一”性质的逆命题①与线段垂直平分线的性质相吻合,所以可直接应用;但是运用逆命题②或③添加辅助线构造的等腰三角形必须先要证明,不能作为定理用,切记切记!谨防与“三线合一”性质搞混淆。
请读者试解下面问题(前2题提示,后3题不予提示)1、已知,如图10,△ABC中,∠BAC= 90°,AD⊥BC于D,∠ABC的平分线交AD于E,交AC于P,∠CAD的平分线交BP于Q。
求证:△QAD是等腰三角形。
(提示:可证∠AQB=90°,延长AQ。
此题把逆命题②与直角三角形的性质综合应用)解法:AD⊥BC于D,∠ADF=∠ADB=90°, ∠ABC+∠BAD=90°, ∠CAD+∠BAD=90°, ∠ABC=∠BAD∠ABC/2=∠BAD/2, ∠DBE=∠QAE, ∠BED=∠AEQ,[对顶角],故∠BDE=∠AQE=90°, ∠ABQ=∠FBQ,BQ=BQ, ∠BQA=∠BQF=90°, RT△BQA≌RT△BQF,[ASA] AQ=FQ, Q为RT△ADF斜边AF的中点,A Q=DQ,△QAD是等腰三角形. 2、如图(图略,读者自己画),在△ABC中(AB≠AC),M为BC的中点,AD平分∠BAC 交BC于点D,BE⊥AD于E,CF⊥AD于F.求证:ME=MF.(提示:延长BE、CF.)3、如图(图略),BE、CF是△ABC的角平分线,AM⊥CF于M,AN⊥BE于N.求证:MN∥BC.(画图时,注意AB≠AC)解法∵BE为∠ABC的角平分线,BE⊥AG,∴∠BAM=∠BGM,∴△ABG为等腰三角形,∴BM也为等腰三角形的中线,即AM=GM.同理AN=DN,∴MN为△ADG的中位线,∴MN∥BC. 4、如图(图略),已知梯形 ABCD中,AB∥CD,∠C的平分线CE⊥AD于E,且DE=2AE,CE把梯形ABCD分成两部分,求这两部分面积之比.(画图时,注意AB为上底,CD为下底,E点在线段AD上)5、BD、CE是△ABC的两个外角的平分线,AD⊥BD于D,AE⊥CE于E.求证:(1)DE∥BC.(2)DE等于△ABC的周长的一半.(画图时,注意BD,CE在直线BC的同侧)等腰三角形“三线合一”性质的逆命题的应用不断为学生开辟了新思维,强化了学生通过添加辅助线解题的能力,而且在添加辅助线的过程中也蕴含着化归的数学思想。