2017中考射影定理及其运用
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相似三角形------射影定理的推行及应用射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理,尽管义务教材中没有列入,但在几何证明及计算中应用很普遍,若能专门好地把握并灵活地运用它,常可取到事半功倍的成效。
一样地,若将定理中的直角三角形条件非直角化,亦可取得类似的结论,而此结论又可作为证明其它命题的预备定理及联想思路,熟练地把握并巧妙地运用,定会在几何证明及计算“山穷水尽疑无路”时,“柳暗花明又一村”地迎刃而解。
一、射影定理射影定理直角三角形斜边上的高是它分斜边所得两条线段的比例中项;且每条直角边都是它在斜边上的射影和斜边的比例中项。
如图(1):Rt△ABC中,若CD为高,则有CD2=BD•AD、BC2=BD•AB或AC2=AD•AB。
二、变式推行1.逆用如图(1):若△ABC中,CD为高,且有DC2=BD•AD或AC2=AD•AB或BC2=BD•AB,则有∠DCB=∠A或∠ACD=∠B,都可等到△ABC为直角三角形。
2.一样化,若△ABC不为直角三角形,当点D知足必然条件时,类似地仍有部份结论成立。
(后文简称:射影定理变式(2))如图(2):△ABC中,D为AB上一点,若∠CDB=∠ACB,或∠DCB=∠A,则有△CDB∽△ACB,可得BC2=BD•AB;反之,若△ABC中,D为AB上一点,且有BC2=BD•AB,则有△CDB∽△ACB,可取得∠CDB=∠ACB,或∠DCB=∠A。
三、应用例1如图(3),已知:等腰三角形ABC中,AB=AC,高AD、BE交于点H,求证:4DH•DA=BC2分析:易证∠BAD=∠CAD=900-∠C=∠HBD,联想到射影定理变式(2),可得BD2=DH•DA,又BC=2BD,故有结论成立。
(证明略)例2 如图(4):已知⊙O中,D为弧AC中点,过点D的弦BD被弦AC分为4和12两部份,求DC。
分析:易患到∠DBC=∠ABD=∠DCE,知足射影定理变式(2)的条件,故有CD2=DE•DB,易求得DC=8(解略)例3 已知:如图(5),△ABC中,AD平分∠BAC,AD的垂直平分线交AB于点E,交AD于点H,交AC于点G,交BC的延长线于点F,求证:DF2=CF•BF。
射影定理的概念在数学中有两种不同的表述,分别对应于初等几何和代数几何两个不同领域。
1. 初等几何中的射影定理:
在平面几何中,尤其是直角三角形的背景下,射影定理(也称为欧几里得定理)表述为:在直角三角形ABC中,如果C是直角,则直角边AB上的高CD满足以下关系:
- CD² = AD × BD
- 同时,每一条直角边与其在斜边上的射影之间的乘积等于斜边的平方,即:
- AC × BC = AB²
换句话说,直角三角形斜边上的高是两直角边在斜边投影的比例中项,并且任意一直角边与它在斜边上的投影和斜边本身的长度之间也满足比例中项的关系。
2. 代数几何中的射影定理:
在更抽象的代数几何框架下,射影定理通常涉及射影空间和射影变换。
射影几何研究的是几何图形在无穷远点集合加入后的性质,以及这些图形经过投影变换后保持不变的特性。
例如,在代数几何中讨论射影
簇或射影变种时,射影定理可能指代将一个环上的代数集分解为其理想部分和闭点集的过程,这种分解有助于将复杂的代数问题转化为更容易处理的几何问题。
总结来说,射影定理在不同的数学分支中具有不同的意义,但都体现了射影思想的核心——通过投影操作来揭示几何对象间的深刻内在联系。
模型介绍1.射影定理定义①直角三角形中,斜边上的高是两直角边在斜边上射影的比例中项.②每一条直角边是这条直角边在斜边上的射影和斜边的比例中项.2.如图在Rt △ABC 中,∠BAC =90°,AD 是斜边BC 上的高,有射影定理如下: 注意:直角三角形斜边上有高时,才能用射影定理!例题精讲【例1】.在矩形ABCD 中,BE ⊥AC 交AD 于点E ,G 为垂足.若CG =CD =1,则AC 的长是.①AD 2=BD •DC ;②AB 2=BD •BC ;AC 2=CD •BC .解:∵四边形ABCD是矩形,∴AB=CD=1,∠ABC=90°,∵BE⊥AC,∴∠AGB=90°=∠ABC,∵∠BAG=∠CAB,∴△ABG∽△ACB,∴=,∴AG•AC=AB2(射影定理),即(AC﹣1)•AC=12,解得:AC=或AC=(不合题意舍去),即AC的长为,故答案为:.【例2】.如图:二次函数y=ax2+bx+2的图象与x轴交于A、B两点,与y轴交于C点,若AC⊥BC,则a的值为()A.﹣B.﹣C.﹣1D.﹣2解:设A(x1,0)(x1<0),B(x2,0)(x2>0),C(0,t),∵二次函数y=ax2+bx+2的图象过点C(0,t),∴t=2;∵AC⊥BC,∴OC2=OA•OB(射影定理),即4=|x1x2|=﹣x1x2,根据韦达定理知x1x2=,∴a=﹣.故选:A.【例3】.将沿弦BC折叠,交直径AB于点D,若AD=4,DB=5,则BC的长是()A.3B.8C.D.2解:连接CA、CD;根据折叠的性质,知所对的圆周角等于∠CBD,又∵所对的圆周角是∠CBA,∵∠CBD=∠CBA,∴AC=CD(相等的圆周角所对的弦相等);∴△CAD是等腰三角形;过C作CE⊥AB于E.∵AD=4,则AE=DE=2;∴BE=BD+DE=7;在Rt△ACB中,CE⊥AB,根据射影定理,得:BC2=BE•AB=7×9=63;故BC=3.故选:A.变式训练【变式1】.如图,在△ABC中,若=AC,BC=2BD=6,DE⊥AC,则AC•EC的值是9.解:如图,∵在△ABC中,若AB=AC,BC=2BD=6,∴AD⊥BC,CD=BD=3.又DE⊥AC,∴∠CED=∠CDA=90°.∵∠C=∠C,∴△CDE∽△CAD.∴=,即AC•EC=CD2=9.(射影定理)故答案是:9.【变式2】.如图所示,在矩形ABCD中,AE⊥BD于点E,对角线AC,BD交于O,且BE:ED=1:3,AD=6cm,则AE=cm.解:设BE=x,因为BE:ED=1:3,故ED=3x,根据射影定理,AD2=3x(3x+x),即36=12x2,x2=3;由AE2=BE•ED,AE2=x•3x;即AE2=3x2=3×3=9;AE=3.【变式3】.如图,若抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,若∠OAC=∠OCB.则ac的值为()A.﹣1B.﹣2C.D.解:设A(x1,0),B(x2,0),C(0,c),∵二次函数y=ax2+bx+c的图象过点C(0,c),∴OC=c,∵∠OAC=∠OCB,OC⊥AB,∴△OAC∽△OCB,∴,∴OC2=OA•OB(即射影定理)即|x1•x2|=c2=﹣x1•x2,令ax2+bx+c=0,根据根与系数的关系知x1•x2=,∴,故ac=﹣1,故选:A.【变式4】.如图,正方形ABCD中,E为AB上一点,AF⊥DE于点F,已知DF=5EF=5,过C、D、F的⊙O与边AD交于点G,则DG=____________.解:连接CF、GF,如图:在正方形ABCD中,∠EAD=∠ADC=90°,AF⊥DE,∴△AFD∽△EAD,∴=,又∵DF=5EF=5,∴AD====CD,在Rt△AFD中,AF===,∵∠CDF+∠ADF=90°,∠DAF+∠ADF=90°,∴∠DAF=∠CDF,∵四边形GFCD是⊙O的内接四边形,∴∠FCD+∠DGF=180°,∵∠FGA+∠DGF=180°,∴∠FGA=∠FCD,∴△AFG∽△DFC,∴=,∴=,∴AG=,∴DG=AD﹣AG=﹣【变式5】.如图,在△ABC中,以AC边为直径的⊙O交BC于点D,过点B作BG⊥AC 交⊙O于点E、H,连AD、ED、EC.若BD=8,DC=6,则CE的长为2.解:∵AC为⊙O的直径,∴∠ADC=90°,∵BG⊥AC,∴∠BGC=∠ADC=90°,∵∠BCG=∠ACD,∴△ADC∽△BGC,∴=,∴CG•AC=DC•BC=6×14=84,连接AE,∵AC为⊙O的直径,∴∠AEC=90°,∴∠AEC=∠EGC=90°,∵∠ACE=∠ECG,∴△CEG∽△CAE,∴=,∴CE2=CG•AC=84,∴CE=2.故答案为2.【变式6】.如图,四边形ABCD是平行四边形,过点A作AE⊥BC交BC于点E,点F在实战演练BC 的延长线上,且CF =BE ,连接DF .(1)求证:四边形AEFD 是矩形;(2)连接AC ,若∠ACD =90°,AE =4,CF =2,求EC 和AC的长.(1)证明:∵四边形ABCD 是平行四边形,∴AD ∥BC ,AD =BC ,∵CF =BE ∴BE +CE =CF +CE ,即BC =EF ,∴AD =EF ,∵AD ∥EF ,∴四边形AEFD 是平行四边形,∵AE ⊥BC ,∴∠AEF =90°,∴平行四边形AEFD 是矩形;(2)解:如图,∵CF =BE ,CF =2,∴BE =2,∵四边形ABCD 是平行四边形,∴AB ∥CD ,∴∠BAC =∠ACD =90°,∵AE ⊥BC ,∴AE 2=BE •EC (射影定理),∴EC ===8,∴AC ===4.1.如图,在矩形ABCD 中,DE ⊥AC ,垂足为点E .若sin ∠ADE =,AD =4,则AB 的长为()A .1B .2C .3D .4解:∵DE ⊥AC ,∴∠ADE+∠CAD=90°,∵∠ACD+∠CAD=90°,∴∠ACD=∠ADE,∵矩形ABCD的对边AB∥CD,∴∠BAC=∠ACD,∵sin∠ADE=,BC=AD=4,∴=,∴=,∴AC=5,由勾股定理得,AB==3,故选:C.2.如图,在矩形ABCD中,BD=2.对角线AC与BD相交于点O,过点D作AC的垂线,交AC于点E,AE=3CE.则DE2的值为()A.4B.2C.D.4解:∵四边形ABCD是矩形,∴∠ADC=90°,AC=BD=2,∵AE=3CE,∴AE=AC=,CE=AC=,∵∠ADC=90°,∴∠DAC+∠ACD=90°,∵DE⊥AC,∴∠AED=∠CED=90°,∴∠ADE+∠DAC=90°,∴∠ADE=∠ACD,∴△ADE∽△DCE,∴=,∴DE2=AE•CE=×=,故选:C.3.如图,在正方形ABCD内,以D点为圆心,AD长为半径的弧与以BC为直径的半圆交于点P,延长CP、AP交AB、BC于点M、N.若AB=2,则AP等于()A.B.C.D.解:如图,设点S为BC的中点,连接DP,DS,DS与PC交于点W,作PE⊥BC于点E,PF⊥AB于点F,∴DP=CD=2,PS=CS=1,即DS是PC的中垂线,∴△DCS≌△DPS,∴∠DPS=∠DCB=90°,∴DS===,由三角形的面积公式可得PC=,∵BC为直径,∴∠CPB=90°,∴PB==,∴PE=FB==,∴PF=BE==,∴AF=AB﹣FB=,∴AP==故选:B.4.如图,点P是⊙O的直径BA延长线上一点,PC与⊙O相切于点C,CD⊥AB,垂足为D,连接AC、BC、OC,那么下列结论中:①PC2=PA•PB;②PC•OC=OP•CD;③OA2=OD•OP;④OA(CP﹣CD)=AP•CD,正确的结论有()个.A.1B.2C.3D.4解:①∵PC与⊙O相切于点C,∴∠PCB=∠A,∠P=∠P,∴△PBC∽△PCA,∴PC2=PA•PB;②∵OC⊥PC,∴PC•OC=OP•CD;③∵CD⊥AB,OC⊥PC,∴OC2=OD•OP,∵OA=OC,∴OA2=OD•OP;④∵AP•CD=OC•CP﹣OA•CD,OA=OC,∴OA(CP﹣CD)=AP•CD,所以正确的有①,②,③,④,共4个.故选:D.5.如图,在Rt△ABC中,∠A=90°,AB=AC=8,点E为AC的中点,点F在底边BC上,且FE⊥BE,则CF长.解:作EH⊥BC于H,如图,∵∠A=90°,AB=AC=8,∴BC=AB=16,∠C=45°,∵点E为AC的中点,∴AE=CE=4,∵△CEH为等腰直角三角形,∴EH=CH==4,∴BH=12在Rt△ABE中,BE==4,在Rt△BEF中,∵EH⊥BF,∴BE2=BH•BF,即BF==,∴CF=BC﹣BF=16﹣=.故答案为.6.如图,在矩形ABCD中,点E在边AD上,把△ABE沿直线BE翻折,得到△GBE,BG 的延长线交CD于点F.F为CD的中点,连结CG,若点E,G,C在同一条直线上,FG=1,则CD的长为2+2,cos∠DEC的值为﹣1.解:∵四边形ABCD是矩形,∴AB=CD,AD∥BC,∠BCD=∠A=∠D=90°,∴∠AEB=∠EBC,∠BCG=∠DEC,由折叠的性质得:BG=BA,∠EGB=∠A=90°,∠GEB=∠AEB,∴CD=BG,∴∠EBC=∠GEB,∴BC=EC,∵点E,G,C在同一条直线上,∴∠CGF=90°,∠CGB=180°﹣∠EGB=90°,∵F为CD的中点,∴CF=DF,设CF=DF=x,则BG=CD=2x,∵∠CFG=∠BFC,∴△CFG∽△BFC,∴=,∴CF2=FG•BF,即x2=1×(1+2x),解得:x=1+或x=1﹣(舍去),∴CD=2x=2+2,∵∠DEC+∠ECD=90°,∠GFC+∠ECD=90°,∴∠DEC=∠GFC,∴cos∠DEC=cos∠GFC===﹣1,故答案为:2+2,﹣1.7.如图,在平面直角坐标系中,直线y=kx+1分别交x轴,y轴于点A,B,过点B作BC ⊥AB交x轴于点C,过点C作CD⊥BC交y轴于点D,过点D作DE⊥CD交x轴于点E,过点E作EF⊥DE交y轴于点F.已知点A恰好是线段EC的中点,那么线段EF的长是.解:因为AB的解析式为y=kx+1,所以B点坐标为(0,1),A点坐标为(﹣,0),由于图象过一、二、三象限,故k>0,又因为BC⊥AB,BO⊥AC,所以在Rt△ABC中,BO2=AO•CO,代入数值为:1=•CO,CO=k,同理,在Rt△BCD中,CO2=BO•DO,代入数值为:k2=1•DO,DO=k2又因为A恰好是线段EC的中点,所以B为FD的中点,OF=1+1+k2,Rt△FED中,根据射影定理,EO2=DO•OF,即(k++)2=k2•(1+k2+1),整理得(k﹣)(k+)(k2+2)(k2+1)=0,解得k=.根据中位线定理,EF=2GB=2DC,DC==,EF=2.8.如图,在菱形ABCD中,过点D作DE⊥CD交对角线AC于点E,连接BE,点P是线段BE上一动点,作P关于直线DE的对称点P',点Q是AC上一动点,连接P'Q,DQ.若AE=14,CE=18,则DQ﹣P'Q的最大值为.解:如图,连接BD交AC于点O,过点D作DK⊥BC于点K,延长DE交AB于点R,连接EP′并延长,延长线交AB于点J,作EJ关于AC的对称线段EJ′,则点P′的对应点P″在线段EJ′上.当点P是定点时,DQ﹣QP′=DQ﹣QP″,当D,P″,Q共线时,QD﹣QP′的值最大,最大值是线段DP″的长,当点P与B重合时,点P″与J′重合,此时DQ﹣QP′的值最大,最大值是线段DJ′的长,也就是线段BJ的长.∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,AO=OC,∵AE=14.EC=18,∴AC=32,AO=OC=16,∴OE=AO﹣AE=16﹣14=2,∵DE⊥CD,∴∠DOE=∠EDC=90°,∵∠DEO=∠DEC,∴△EDO∽△ECD,∴DE2=EO•EC=36,∴DE=EB=EJ=6,∴CD===12,∴OD===4,∴BD=8,=×OC×BD=BC•DK,∵S△DCB∴DK==,∵∠BER=∠DCK,∴sin∠BER=sin∠DCK===,∴RB=BE×=,∵EJ=EB,ER⊥BJ,∴JR=BR=,∴JB=DJ′=,∴DQ﹣P'Q的最大值为.解法二:DQ﹣P'Q=BQ﹣P'Q≤BP',显然P'的轨迹EJ,故最大值为BJ.勾股得CD,OD.△BDJ∽△BAD,BD2=BJ*BA,可得BJ=.故答案为:.9.在矩形ABCD中,点E为射线BC上一动点,连接AE.(1)当点E在BC边上时,将△ABE沿AE翻折,使点B恰好落在对角线BD上点F处,AE交BD于点G.①如图1,若BC=AB,求∠AFD的度数;②如图2,当AB=4,且EF=EC时,求BC的长.(2)在②所得矩形ABCD中,将矩形ABCD沿AE进行翻折,点C的对应点为C',当点E,C',D三点共线时,求BE的长.解:(1)①∵四边形ABCD是矩形,∴AD=BC,∠BAD=90°,∵BC=AB,∴AD=AB,∴tan∠ABD==,∴∠ABD=60°,由折叠的性质得:AF=AB,∴△ABF是等边三角形,∴∠AFB=60°,∴∠AFD=180°﹣∠AFB=120°;②由折叠的性质得:BF⊥AE,EF=EB,∵EF=EC,∴EF=EB=EC,∴BC=2BE,∵四边形ABCD是矩形,∴∠ABC=90°,AD=BC=2BE,AD∥BC,∴△ADG∽△EBG,∴==2,∴AG=2EG,设EG=x,则AG=2x,∴AE=3x,在△ABE中,BG⊥AE,∴AB2=AG•AE(射影定理),即42=2x•3x,解得:x=(负值已舍去),∴AE=3x=2,∴BE===2,∴BC=2BE=4,即BC的长为4;(2)当点E,C',D三点共线时,如图3,由②可知,BC=4,∵四边形ABCD是矩形,∴∠ABC=∠BCD=90°,AD=BC=4,CD=AB=4,AD∥BC,∴∠DCE=90°,∠CED=∠B'DA,由折叠的性质得:AB'=AB=4,∠B'=∠ABC=90°,∴∠DCE=∠B',DC=AB',∴△CDE≌△B'AD(AAS),∴DE=AD=4,∴CE===4,∴BE=BC+CE=4+4.10.如图,已知⊙O的半径为2,AB为直径,CD为弦,AB与CD交于点M,将弧CD沿着CD翻折后,点A与圆心O重合,延长OA至P,使AP=OA,连接PC.(1)求证:PC是⊙O的切线;(2)点G为弧ADB的中点,在PC延长线上有一动点Q,连接QG交AB于点E,交弧BC于点F(F与B、C不重合).问GE▪GF是否为定值?如果是,求出该定值;如果不是,请说明理由.解:(1)∵PA=OA=2,AM=OM=1,CM=,又∵∠CMP=∠OMC=90°,∴PC==2,∵OC=2,PO=4,∴PC2+OC2=PO2,∴∠PCO=90°,∴PC与⊙O相切;(2)GE•GF为定值,理由如下:如图2,连接GA、AF、GB,∵点G为弧ADB的中点,∴,∴∠BAG=∠AFG,∵∠AGE=∠FGA,∴△AGE∽△FGA,∴,∴GE•GF=AG2,∵AB为直径,AB=4,∴∠BAG=∠ABG=45°,∴AG=2,∴GE•GF=AG2=8.11.如图1,在正方形ABCD中,点E是AB边上的一个动点(点E与点A,B不重合),连接CE,过点B作BF⊥CE于点G,交AD于点F.(1)求证:△ABF≌△BCE;(2)如图2,当点E运动到AB中点时,连接DG,求证:DC=DG;(3)如图3,在(2)的条件下,过点C作CM⊥DG于点H,分别交AD,BF于点M,N,求的值.(1)证明:∵BF⊥CE,∴∠CGB=90°,∴∠GCB+∠CBG=90,∵四边形ABCD是正方形,∴∠CBE=90°=∠A,BC=AB,∴∠FBA+∠CBG=90,∴∠GCB=∠FBA,∴△ABF≌△BCE(ASA);(2)证明:如图2,过点D作DH⊥CE于H,设AB=CD=BC=2a,∵点E是AB的中点,∴EA=EB=AB=a,∴CE=a,在Rt△CEB中,根据面积相等,得BG•CE=CB•EB,∴BG=a,∴CG==a,∵∠DCE+∠BCE=90°,∠CBF+∠BCE=90°,∴∠DCE=∠CBF,∵CD=BC,∠CHD=∠CGB=90°,∴△CHD≌△BGC(AAS),∴CH=BG=a,∴GH=CG﹣CH=a=CH,∵DH=DH,∠CHD=∠GHD=90°,∴△DGH≌△DCH(SAS),∴CD=GD;(3)解:如图3,过点D作DQ⊥CE于Q,S△CDG=•DQ•CG=CH•DG,∴CH==a,在Rt△CQD中,CD=2a,∴DH==a,∵∠MDH+∠HDC=90°,∠HCD+∠HDC=90°,∴∠MDH=∠HCD,∴△CHD∽△DHM,∴=,∴HM=a,在Rt△CHG中,CG=a,CH=a,∴GH==a,∵∠MGH+∠CGH=90°,∠HCG+∠CGH=90°,∴∠CGH=∠CNG,∴△GHN∽△CHG,∴,∴HN==a,∴MN=HM﹣HN=a,∴=12.在平面直角坐标系中,已知A(﹣4,0),B(1,0),且以AB为直径的圆交y轴的正半轴于点C(0,2),过点C作圆的切线交x轴于点D.(1)求过A,B,C三点的抛物线的解析式;(2)求点D的坐标;(3)设平行于x轴的直线交抛物线于E,F两点,问:是否存在以线段EF为直径的圆,恰好与x轴相切?若存在,求出该圆的半径;若不存在,请说明理由.解:(1)令二次函数y=ax2+bx+c,则,∴,∴过A,B,C三点的抛物线的解析式为y=﹣x2﹣x+2.(2)以AB为直径的圆的圆心坐标为O′(﹣,0),∴O′C=,OO′=;∵CD为⊙O′切线∴O′C⊥CD,∴∠O′CO+∠OCD=90°,∠CO'O+∠O'CO=90°,∴∠CO'O=∠DCO,∴△O'CO∽△CDO,∴=,即=,∴OD=,∴D坐标为(,0).(3)存在,抛物线对称轴为x=﹣,设满足条件的圆的半径为r,则E的坐标为(﹣+r,|r|)或F(﹣﹣r,|r|),而E点在抛物线y=﹣x2﹣x+2上,∴|r|=﹣(﹣+r)2﹣(﹣+r)+2;∴r1=﹣1+,r2=﹣1﹣(舍去),r3=1+,r4=1﹣(舍去);故以EF为直径的圆,恰好与x轴相切,该圆的半径为或1+.。
相似三角形------射影定理的推广及应用射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理,尽管义务教材中没有列入,但在几何证明及计算中应用很广泛,若能很好地掌握并灵活地运用它,常可取到事半功倍的效果。
一般地,若将定理中的直角三角形条件非直角化,亦可得到类似的结论,而此结论又可作为证明其它命题的预备定理及联想思路,熟练地掌握并巧妙地运用,定会在几何证明及计算“山穷水尽疑无路”时,“柳暗花明又一村”地迎刃而解。
一、射影定理射影定理直角三角形斜边上的高是它分斜边所得两条线段的比例中项;且每条直角边都是它在斜边上的射影和斜边的比例中项。
如图(1):Rt△ABC中,若CD为高,则有CD2=BD•AD、BC2=BD•AB或AC2=AD•AB。
二、变式推广1.逆用如图(1):若△ABC中,CD为高,且有DC2=BD•AD或AC2=AD•AB或BC2=BD•AB,则有∠DCB=∠A或∠ACD=∠B,均可等到△ABC为直角三角形。
2.一般化,若△ABC不为直角三角形,当点D满足一定条件时,类似地仍有部分结论成立。
(后文简称:射影定理变式(2))如图(2):△ABC中,D为AB上一点,若∠CDB=∠ACB,或∠DCB=∠A,则有△CDB∽△ACB,可得BC2=BD•AB;反之,若△ABC中,D为AB上一点,且有BC2=BD•AB,则有△CDB∽△ACB,可得到∠CDB=∠ACB,或∠DCB=∠A。
三、应用例1如图(3),已知:等腰三角形ABC中,AB=AC,高AD、BE交于点H,求证:4DH•DA=BC2分析:易证∠BAD=∠CAD=900-∠C=∠HBD,联想到射影定理变式(2),可得BD2=DH•DA,又BC=2BD,故有结论成立。
(证明略)例2 如图(4):已知⊙O中,D为弧AC中点,过点D的弦BD被弦AC分为4和12两部分, 求DC。
分析:易得到∠DBC=∠ABD=∠DCE,满足射影定理变式(2)的条件,故有CD2=DE•DB,易求得DC=8(解略)例3 已知:如图(5),△ABC中,AD平分∠BAC,AD的垂直平分线交AB于点E,交AD于点H,交AC于点G,交BC的延长线于点F,求证:DF2=CF•BF。
如果a、b、c三个量成连比例即a:b=b:c,b叫做a和c的比例中项。
(内项要相等时才称为比例中项)比例中项又称"等比中项"或"几何中项"。
所谓射影,就是正投影。
直角三角形射影定理(又叫欧几里德(Euclid)定理):直角三角形中,斜边上的高是两直角边在斜边上射影的比例中项。
每一条直角边是这条直角边在斜边上的射影和斜边的比例中项。
公式: 如图,Rt△ABC中,∠ABC=90°,BD是斜边AC上的高,则有射影定理如下:(1)(BD)²=AD·DC,(2)(AB)²=AD·AC ,(3)(BC)²=CD·CA。
直角三角形射影定理的证明一、(主要是从三角形的相似比推算来的)在△BAD与△BCD中,∵∠ABD+∠CBD=90°,且∠CBD+∠C=90°,∴∠ABD=∠C,又∵∠BDA=∠BDC=90°∴△BAD∽△CBD∴ AD/BD=BD/CD即BD²=AD·DC。
其余同理可得可证有射影定理如下:AB²=AD·AC,BC²=CD·CA两式相加得:AB²+BC²=(AD·AC)+(CD·AC) =(AD+CD)·AC=AC² 。
二、用勾股证射影∵AD²=AB²-BD²=AC²-CD²,∴2AD²=AB²+AC²-BD²-CD²=BC²-BD²-CD²=(BC+BD)(BC-BD)-CD²=(BC+BD)CD-CD²=( BC+BD-CD)CD=2BD×CD.故AD²=BD×CD.运用此结论可得:AB²=BD²+AD²=BD²+BD×CD=BD×(BD+CD) =BD×BC,AC² =CD²+AD²=CD²+BD×CD=CD(BD+CD)=CD×CB.综上所述得到射影定理。
射影定理与三角形
射影定理在三角形中主要应用于直角三角形,它描述的是直角三角形中斜边与其两直角边在斜边上的射影之间的比例关系。
具体表述如下:
在直角三角形ABC中(假设∠ACB=90°),设CD是斜边AB上的高,垂足为D。
根据射影定理:
1.斜边上的高CD是两直角边AC和BC在斜边AB上射影AD 和BD的比例中项,即有:
(CD^2=AD.BD)
2.对于直角三角形的任一直角边,比如AC,它等于它在斜边上的射影AD与斜边AB的乘积除以其自身,即:
(AC^2=AD.AB)
同理,
(BC^2=BD.AB)
此外,值得注意的是,提到的“第一余弦定理”并非直角三角形的射影定理,而是适用于任意三角形的一个定理,它指出三角形中任
何一边等于其他两边在该边上的投影的和乘以各自对应的角度余弦值的积。
通常形式为:
a^2=b^2+c^2-2bccosA
其中,a、b、c分别为三角形的三边,A是不在边a上的角度。
射影定理前⾔在初中和⾼中阶段,我们接触和使⽤的射影定理有以下两种形式。
射影定理1直⾓三⾓形射影定理,⼜叫欧⼏⾥德(Euclid)定理,其内容:直⾓三⾓形中,斜边上的⾼是两直⾓边在斜边上射影的⽐例中项。
每⼀条直⾓边是这条直⾓边在斜边上的射影和斜边的⽐例中项。
符号语⾔:如图,Rt △ABC 中,∠BAC =90°,AD 是斜边BC上的⾼,则有射影定理如下:➊AD^2=BD\cdot DC➋AB^2=BD\cdot BC➌AC^2=CD\cdot BC证明:这主要是由相似三⾓形来推出的,例如,证明AD^2=BD\cdot DC ,在\triangle BAD 与\triangle ACD 中,∠B=∠DAC ,∠BDA=∠ADC=90°,故\triangle BAD\sim\triangle ACD ,所以 \cfrac{AD}{BD}=\cfrac{CD}{AD},所以得到,AD^2=BD\cdot DC . 其余仿此证明;注:由上述射影定理还可以证明勾股定理。
⽐如由公式➋+➌得到,AB^2+AC^2=BD\cdot BC+CD\cdot BC=(BD+CD)BC=BC^2,即AB^2+AC^2=BC^2,这就是勾股定理的结论。
射影定理2任意三⾓形,⼜称“第⼀余弦定理”,其内容为:三⾓形的任意⼀边的长等于其他两边在这条边上的射影之和。
符号语⾔:设\triangle ABC 的三边是a 、b 、c ,它们所对的⾓分别是A 、B 、C ,则有:➊a =b\cdot\cos C +c\cdot\cos B➋b =c\cdot\cos A +a\cdot\cos C➌c =a\cdot\cos B +b\cdot\cos A[证法1]:设点C 在直线AB 上的射影为点D ,则AC 、BC 在直线AB 上的射影分别为AD 、BD ,且AD=b\cdot\cos A ,BD=a\cdot\cos B ,故c=AD+BD=b\cdot\cos a +a\cdot\cos B . 同理可证其余。
中考射影定理解题方法我折腾了好久中考射影定理解题方法,总算找到点门道。
我一开始接触射影定理的时候,那真是瞎摸索。
比如说有那种三角形里面求线段长度的题,我就知道是要用射影定理,但根本不知道从哪下手。
我试过直接套公式,可是往往连哪个是直角三角形,哪条是对应边都搞错。
就好比你要盖房子,连材料都没选对,肯定盖不好。
好比在一个大三角形里面有个小直角三角形,我总是把大三角形的边当成小直角三角形适用射影定理的边,这就大错特错了。
后来我就想啊,得先找对那个直角三角形。
怎么找呢?我就看题里面垂直的条件。
像是有些题告诉你两条线段垂直相交了,那围绕这个交点所在的三角形就得重点关注了。
有次遇到这样一个题,图形特别复杂,三角形套三角形的,我就在那先把所有垂直的地方都标出来,然后找出直角三角形,再根据题目给的其他已知线段长度或者比例关系确定这个直角三角形是不是能用射影定理。
最后确定好之后,再按照定理设未知数或者直接计算。
还有啊,你得对射影定理的公式特别熟悉。
我原来记公式的时候总是记混。
a²= pc,b²= qc,ab = qc(这里a、b是直角边,c是斜边,p、q是斜边上的射影)。
我就想了个笨办法,画一个标准的直角三角形,把每条边对应的字母和公式都写在旁边,没事儿就看一眼,慢慢地就记清楚了。
我不太确定的地方就是在有些没给图形的题里,可能有多种三角形的情况符合射影定理的条件,这时候你就得自己把图形画准确了。
画的时候一定要注意角度关系,不能乱画。
如果画出的图形不对,那后面的计算全错。
要是遇到这种情况,我的建议就是多画几个可能的图形,然后一个一个去分析,看哪个符合题目条件。
再就是要多做相关的题。
我做了好多好多这种类型的题之后,就有感觉了。
一看到题就能迅速反应过来是不是要用射影定理,该怎么用。
就像你经常走一条路,闭着眼都能知道哪有坑,哪能拐弯。
有时候题里可能还会把射影定理和其他几何知识结合起来,像勾股定理之类的。
第1篇在几何学中,射影定理是一个重要的定理,它描述了三角形在射影变换下的性质。
射影变换是指将一个几何图形通过一定的方式映射到另一个几何图形上,而保持其某些性质不变。
本文将详细介绍任意三角形的射影定理,包括其定义、证明方法以及在实际应用中的重要性。
一、射影定理的定义射影定理是指在任意三角形中,从一个顶点到对边上的任意点作垂线,那么这个垂线段的长度与这个顶点到对边中点的距离之比等于从该顶点到对边另一端点的距离与从该顶点到对边中点的距离之比。
设三角形ABC,其中点D是BC边上的任意一点,点E是AD的垂足,点F是AC的中点。
根据射影定理,我们有:$$\frac{AE}{EF} = \frac{AB}{AF}$$二、射影定理的证明证明射影定理有多种方法,以下介绍两种常见的证明方法:1. 构造辅助线法(1)作辅助线:在三角形ABC中,作辅助线DE,使得DE垂直于BC,交BC于点D。
(2)证明:在直角三角形ADE和直角三角形AFC中,∠AED=∠AFC=90°,且∠ADE=∠AFC(都是直角)。
根据AAS(角-角-边)全等条件,得到三角形ADE≌三角形AFC。
(3)根据全等三角形的性质,我们有AE=AF。
(4)由于EF是AC的中线,所以EF=AF。
(5)根据射影定理的定义,得到:$$\frac{AE}{EF} = \frac{AB}{AF}2. 利用相似三角形法(1)证明:在直角三角形ADE和直角三角形AFC中,∠AED=∠AFC=90°,且∠ADE=∠AFC(都是直角)。
根据AAS(角-角-边)全等条件,得到三角形ADE≌三角形AFC。
(2)根据全等三角形的性质,我们有AE=AF。
(3)由于EF是AC的中线,所以EF=AF。
(4)根据相似三角形的性质,我们有:$$\frac{AE}{AF} = \frac{DE}{FC}$$(5)由于DE=BC,FC=AC/2,代入上式得到:$$\frac{AE}{AF} = \frac{BC}{AC/2} = \frac{AB}{AF}$$三、射影定理的应用射影定理在几何学、工程学、物理学等领域都有广泛的应用。
射影定理讲解1. 哎呀,说到射影定理,好多同学一听就头大,其实这玩意儿特别有意思!咱们今天就用最通俗的方式聊聊这个"神奇"的定理。
2. 射影定理说的是啥呢?简单来说,就是当一条直线穿过三角形的两边时,在这两边上会切出一些特别的小段,这些小段之间还有着奇妙的关系呢!就像变魔术一样神奇。
3. 想象一下啊,有一个三角形,就像一块大披萨。
然后呢,来了一条调皮的直线,"咔嚓"一下把三角形的两边给切了。
这条线可不是随便切的,它有自己的规矩呢!4. 这条直线把三角形的两边分别切成了两段。
打个比方,就像把一根筷子掰成两截。
神奇的是,这些段之间竟然有着密切的关系!5. 来,咱们说点具体的。
假设这条线切出来的段分别是甲、乙、丙、丁四段。
按照射影定理,甲乘以丁就等于乙乘以丙!这就像是在变魔术,看起来毫不相干的数字,竟然能配对得这么完美!6. 你可能会问:这有啥用啊?别着急,这个定理可是几何题目中的万能钥匙!它就像是数学界的"孙悟空",能解决很多看似无解的难题。
7. 比如说,当你遇到那些又是平行又是相似的复杂几何题时,射影定理就能派上大用场。
它就像是几何问题中的"降维打击",把复杂的问题变得简单起来。
8. 有意思的是,这个定理还能反过来用。
如果你发现两对线段的乘积相等,那说不定它们就符合射影定理的条件呢!这就像是数学里的"福尔摩斯",能从蛛丝马迹中发现真相。
9. 在实际应用中,射影定理简直就是个宝藏!它不光能解决平面几何问题,在立体几何中也能大显身手。
就像是一把瑞士军刀,走到哪儿都能派上用场。
10. 要记住这个定理也特别简单,就记住"交叉相乘要相等"。
这样一来,不管题目怎么变,只要看到有直线切割三角形,就赶紧想到它!11. 在做题的时候呢,遇到射影定理别害怕。
它就像是你的好朋友,只要你主动去用它,它就会帮你解决问题。
射影定理的推广及应用射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理,尽管义务教材中没有列入,但在几何证明及计算中应用很广泛,若能很好地掌握并灵活地运用它,常可取到事半功倍的效果。
一般地,若将定理中的直角三角形条件非直角化,亦可得到类似的结论(这里暂且称之为射影定理的推广),而此结论又可作为证明其它命题的预备定理及联想思路,熟练地掌握并巧妙地运用,定会在几何证明及计算“山穷水尽疑无路”时,“柳暗花明又一村”地迎刃而解。
下面结合例子从它的变式推广上谈谈其应用。
一、射影定理射影定理直角三角形斜边上的高是它分斜边所得两条线段的比例中项;且每条直角边都是它在斜边上的射影和斜边的比例中项。
如图(1):Rt△ABC中,若CD为高,则有CD2=BD•AD、BC2=BD•AB或AC2=AD•AB。
(证明略)二、变式推广1.逆用如图(1):若△ABC中,CD为高,且有DC2=BD•AD或AC2=AD•AB或BC2=BD•AB,则有∠DCB=∠A或∠ACD=∠B,均可等到△ABC为直角三角形。
(证明略)2.一般化,若△ABC不为直角三角形,当点D满足一定条件时,类似地仍有部分结论成立。
(后文简称:射影定理变式(2))如图(2):△ABC中,D为AB上一点,若∠CDB=∠ACB,或∠DCB=∠A,则有△CDB∽△ACB,可得BC2=BD•AB;反之,若△ABC中,D为AB上一点,且有BC2=BD•AB,则有△CDB∽△ACB,可得到∠CDB=∠ACB,或∠DCB=∠A。
(证明略)三、应用例1如图(3),已知:等腰三角形ABC中,AB=AC,高AD、BE交于点H,求证:4DH•DA=BC2分析:易证∠BAD=∠CAD=900-∠C=∠HBD,联想到射影定理变式(2),可得BD2=DH•DA,又BC=2BD,故有结论成立。
(证明略)例2 如图(4):已知⊙O中,D为弧AC中点,过点D的弦BD被弦AC分为4和12两部分,求DC。
分析:易得到∠DBC=∠ABD=∠DCE,满足射影定理变式(2)的条件,故有CD2=DE•DB,易求得DC=8(解略)例3 已知:如图(5),△ABC中,AD平分∠BAC,AD的垂直平分线交AB于点E,交AD于点H,交AC于点G,交BC的延长线于点F,求证:DF2=CF•BF。
B A 射影定理学习目标:从射影图中得到更多的结论并证明,运用结论进行证明计算 环节一:感受生活,体会射影1、太阳光垂直照在A 点,留在直线MN 上的影子应是什么?2、线段留在MN 上的影子是什么?3、射影的定义:过线段AB 的两个端点分别作直线l 的垂线,垂足A ′,B ′之 间的线段A ′ B ′叫做线段AB 在直线l 上的正射影,简称射影。
4、寻找射影:如图,CD 是R t △ABC 的斜边AB 的高(1)直角边AC 在斜边AB 上的射影是_____(2)直角边BC 在斜边AB 上的射影______ 环节二、提出问题如图,CD 是Rt △ABC 的斜边AB 的高,运用所学的知识,大胆猜测与发现,在这个射影图中你能得到哪些结论,并进行说理证明。
环节三、总结问题请将老师指定的结论用文字语言总结成规律,形成定理,为以后解决问题所运用。
1、文字语言2、符号语言环节四、定理运用计算射影图中线段的条件:已知射影图中的任意两条线段,可求其它四条线段BA D BA D CB AB AB AB AB A 环节五、运用提高解决射影图中的线段长度计算问题的关键:解题关键:联系已知线段,运用射影定理或勾股定理,找到最容易求的第三条线段,再求第四条、第五条、第六条线段。
1、已知两条直角边,求其它四条边已知:如图,CD 是Rt △ABC 斜边上的高,∠ACB=900,AC=4,BC=3,求:AB 、BD 、CD 、AD2、已知两条射影,求其它四条线段(已知:如图,CD 是Rt △ABC 斜边上的高,∠ACB=900,AD =4,BD=1,求:AB 、AC 、CD 、AD3、已知一条直角边和它的射影,求其它四条线段已知:如图,CD 是Rt △ABC 斜边上的高,∠ACB=900,AD=23,AC=25。
求:AB 、BD 、CD 、BC4、已知一条直角边和另一条直角边的射影,求其它四条线段已知:如图,CD 是Rt △ABC 斜边上的高,∠ACB=900,AC=8,BD =3.6,求:AB 、BC 、CD 、AD。
相似三角形------射影定理的推广及应用
射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理,尽管义务教材中没有列入,但在几何证明及计算中应用很广泛,若能很好地掌握并灵活地运用它,常可取到事半功倍的效果。
一般地,若将定理中的直角三角形条件非直角化,亦可得到类似的结论,而此结论又可作为证明其它命题的预备定理及联想思路,熟练地掌握并巧妙地运用,定会在几何证明及计算“山穷水尽疑无路”时,“柳暗花明又一村”地迎刃而解。
一、射影定理
射影定理直角三角形斜边上的高是它分斜边所得两条线段的比例中项;且每条直角边都是它在斜边上的射影和斜边的比例中项。
如图(1):Rt△ABC中,若CD为高,
则有CD2=BD•AD、
BC2=BD•AB或
AC2=AD•AB。
二、变式推广
1.逆用如图(1):若△ABC中,CD为高,且有DC2=BD•
AD或AC2=AD•AB或BC2=BD•AB,则有∠DCB=∠A或∠ACD=∠B,均可等到△ABC为直角三角形。
2.一般化,若△ABC不为直角三角形,当点D满足一定条件时,类似地仍有部分结论成立。
(后文简称:射影定理变式(2))
如图(2):△ABC中,D为AB上一点,若∠CDB=∠ACB,或∠DC
B=∠A,则有△CDB∽△ACB,可得BC2=BD•AB;反之,若△ABC中,
D为AB上一点,且有BC2=BD•AB,则有△CDB∽△ACB,可得到∠CD
B=∠ACB,或∠DCB=∠A。
三、应用
例1如图(3),已知:等腰三角形ABC中,AB=AC,高AD、BE交于点H,
求证:4DH•DA=BC2
分析:易证∠BAD=∠CAD=900-∠C=∠HBD,联想到射影定理变式(2),可得
BD2=DH•DA,又BC=2BD,故有结论成立。
(证明略)
例2 如图(4):已知⊙O中,D为弧AC中点,过点D的弦BD被弦AC分为4和12两部分, 求DC。
分析:易得到∠DBC=∠ABD=∠DCE,满足射影定理变式(2)的条件,
故有CD2=DE•DB,易求得DC=8
(解略)
例3 已知:如图(5),△ABC中,AD平分∠BAC,AD的垂直平分线交A
B于点E,交AD于点H,交AC于点G,交BC的延长线于点F,
求证:DF2=CF•BF。
证明:连AF, ∵FH垂直平分AD,
∴FA=FD, ∠FAD=∠FDA,
∵AD平分∠BAC,∴∠CAD=∠BAD,
∴∠FAD-∠CAD=∠FDA-∠BAD,
∵∠B=∠FDA-∠BAD,
∴∠FAC=∠B,又∠AFC 公共,
∴△AFC∽△BFA,∴BFAF=AF
C F, ∴AF2=CF•BF,∴DF2=CF•BF。
射影定理练习
【选择题】
1、已知直角三角形ABC 中,斜边AB=5cm,BC=2cm ,D 为AC 上的一点,DE AB 交AB 于E ,且AD=3.2cm ,则DE= ( )
A 、1.24cm
B 、1.26cm
C 、1.28cm
D 、1.3cm
2、如图1-1,在Rt ABC 中,CD 是斜别AB 上的高,在图中六条线段中,你认为只要知道( )线段的长,就可以求其他线段的长
A 、1
B 、2
C 、3
D 、4
3、在Rt ABC 中,90BAC ∠=,AD BC ⊥于点D ,若34AC AB =,则BD CD =( ) A 、34 B 、43 C 、169 D 、916 【填空题】
5、ABC 中,90A ∠=,AD BC ⊥于点D ,AD=6,BD=12,则CD= ,AC= ,22
:AB AC = 。
6、如图2-1,在Rt ABC 中,90ACB ∠=,CD AB ⊥,AC=6,AD=3.6,则BC= .
【解答题】
7、已知CD 是ABC 的高,,DE CA DF CB ⊥⊥,如图3-1,求证:CEF CBA ∽
8、已知90CAB ∠=,AD CB ⊥,ACE ,ABF 是正三角形,求证:DE DF ⊥
10、如图,在Rt △ABC 中,CD 是斜边AB 上的高,点M 在CD 上,DH ⊥BM 且与AC 的延长线交于点E .求证:
(1)△AED ∽△CBM ;
(2)AE •CM=AC •CD .
11、已知:如图,等腰△ABC 中,AB=AC ,AD ⊥BC 于D ,过点B 做射线BG ,交AD 、AC 于E 、F 两点,与过点C 平行于AB 的直线交于点G 。
求证: (1)BE 2=EF •EG
(2)若过点B 的射线交AD\AC 的射线AD、AC的延长线分别于E、F两点,与过C 平行于AB的直线交于点G,则()的结论是否成立,若成立,请说明理由。