谈线段的和差倍分问题的证明
- 格式:doc
- 大小:48.00 KB
- 文档页数:3
证题技巧之三一一证明线段或角的和差倍分一、证明线段或角的倍分1、方法:①长(或大)折半 ②短(或小)加倍2、判断:两种方法有时对同一个题都能使用,但存在易繁的问题,因此,究竟是折半还是加倍要以有利于利用已知条件为准。
3、添线:①为折半或加倍而添;②为折半或加倍后创造条件或利于利用已知条件而添。
4、传递:在加倍或折半后,还不易或不能证明结论,则要找与被证二量有等量关系的量来传递,或者添加这个量来传递。
此时,添 线从两方面考虑:①造等量②为证等量与被证二量相等而添。
参考例4、例5、例6。
例1 AD 是^ ABC 的中线,ABEF 和ACGH 是分别以AB 和AC 为边向形外作的正方形。
求证:FH=2AD/ BAC+ / ACN=180证明:延长AD 至N 使AD=DN则ABNC 是平行四边形CN=AB=FA AC=AH又/ FAH+ / BAC=180 •••△ FAHY NCA ••• FH=AN例 2、△ ABC 中,/ B=2 / C ,AD 是高,M 是BC 边上的中点。
$•••1求证:DM=2 AB/ 2=Z B •••/ 2=2Z 1•••/ 1 = / DNM 又 AN=DN=ND • DM=2 A B1贝J BFAC••• BF=AE•••△ AEC 心 BFD •DF 二CE 二 CD=2CE作业:1、在△ABC 中,D 为BC 的中点,E 为AD 的中点,BE 的延长 1线交AC 于F ,求证:AF=2 FC2、AB 和AC 分别切© O 于B 和C, BD 是直径。
求证/ BAC 二Z CBD3、圆内接△ ABC 的AB=AC ,过C 作切线交AB 的延长线于D , DE 垂直于AC 的延长线于E 。
求证:BD=2CE例4从平行四边形的钝角顶点 A 向BC 边作垂线,垂足为E ,证明:取AB 的中点N ,连接MN 、DN贝J MN // AC / 1 = / C••• DM=DN例 3 △ ABC 中,AB=AC , E 是AB 的中点,D 在AB 的延长线上,且 DB=AC 。
如图,在四边形ABCD中,∠B+∠D=180°,CB=CD,∠BCD=140°,以C为顶点作一个70°角,角的两边分别交AB,AD于E、F两点,连接EF,探索线段BE,DF,EF之间的数量关系,并加以证明.(3)解:BE+DF=EF;理由如下:延长AB至点N,使BN=DF,连接CN,如图3所示:∵∠ABC+∠D=180°,∠NBC+∠ABC=180°,∴∠NBC=∠D,在△NBC和△FDC中,,∴△NBC≌△FDC(SAS),∴CN=CF,∠NCB=∠FCD,∵∠BCD=140°,∠ECF=70°,∴∠BCE+∠FCD=70°,∴∠ECN=70°=∠ECF,在△NCE和△FCE中,,∴△NCE≌△FCE(SAS),∴EN=EF,∵BE+BN=EN,∴BE+DF=EF.26.已知:点P是平行四边形ABCD对角线AC所在直线上的一个动点(点P不与点A、C重合),分别过点A、C 向直线BP作垂线,垂足分别为点E、F,点O为AC的中点.(1)当点P与点O重合时如图1,易证OE=OF(不需证明)(2)直线BP绕点B逆时针方向旋转,当∠OFE=30°时,如图2、图3的位置,猜想线段CF、AE、OE之间有怎样的数量关系?请写出你对图2、图3的猜想,并选择一种情况给予证明.【考点】四边形综合题.【分析】(1)由△AOE≌△COF即可得出结论.(2)图2中的结论为:CF=OE+AE,延长EO交CF于点G,只要证明△EOA≌△GOC,△OFG是等边三角形,即可解决问题.图3中的结论为:CF=OE﹣AE,延长EO交FC的延长线于点G,证明方法类似.【解答】解:(1)∵AE⊥PB,CF⊥BP,∴∠AEO=∠CFO=90°,在△AEO和△CFO中,,∴△AOE≌△COF,∴OE=OF.(2)图2中的结论为:CF=OE+AE.图3中的结论为:CF=OE﹣AE.选图2中的结论证明如下:延长EO交CF于点G,∵AE⊥BP,CF⊥BP,∴AE∥CF,∴∠EAO=∠GCO,在△EOA和△GOC中,,∴△EOA≌△GOC,∴EO=GO,AE=CG,在RT△EFG中,∵EO=OG,∴OE=OF=GO,∵∠OFE=30°,∴∠OFG=90°﹣30°=60°,∴△OFG是等边三角形,∴OF=GF,∵OE=OF,∴OE=FG,∵CF=FG+CG,∴CF=OE+AE.选图3的结论证明如下:延长EO交FC的延长线于点G,∵AE⊥BP,CF⊥BP,∴AE∥CF,∴∠AEO=∠G,在△AOE和△COG中,,∴△AOE≌△COG,∴OE=OG,AE=CG,在RT△EFG中,∵OE=OG,∴OE=OF=OG,∵∠OFE=30°,∴∠OFG=90°﹣30°=60°,∴△OFG是等边三角形,∴OF=FG,∵OE=OF,∴OE=FG,∵CF=FG﹣CG,∴CF=OE﹣AE.26.如图,在正方形ABCD内作∠EAF=45°,AE交BC于点E,AF交CD于点F,连接EF,过点A作AH⊥EF,垂足为H.连接BD交AE于点M,交AF于点N.请探究并猜想:线段BM,MN,ND之间有什么数量关系?并说明理由.【解答】解:(1)①由旋转的性质可知:AF=AG,∠DAF=∠BAG.∵四边形ABCD为正方形,∴∠BAD=90°.又∵∠EAF=45°,∴∠BAE+∠DAF=45°.∴∠BAG+∠BAE=45°.∴∠GAE=∠FAE.在△GAE和△FAE中,∴△GAE≌△FAE.②∵△GAE≌△FAE,AB⊥GE,AH⊥EF,∴AB=AH,GE=EF=5.设正方形的边长为x,则EC=x﹣2,FC=x﹣3.在Rt△EFC中,由勾股定理得:EF2=FC2+EC2,即(x﹣2)2+(x﹣3)2=25.解得:x=6.∴AB=6.∴AH=6.(3)如图所示:将△ABM逆时针旋转90°得△ADM′.∵四边形ABCD为正方形,∴∠ABD=∠ADB=45°.由旋转的性质可知:∠ABM=∠ADM′=45°,BE=DM′.∴∠NDM′=90°.∴NM′2=ND2+DM′2.∵∠EAM′=90°,∠EAF=45°,∴∠EAF=∠FAM′=45°.在△AMN和△ANM′中,,∴△AMN≌△ANM′.∴MN=NM′.又∵BM=DM′,∴MN2=ND2+BM2.25.已知在矩形ABCD中,∠ADC的平分线DE与BC边所在的直线交于点E,点P是线段DE上一定点(其中EP<PD)(1)如图1,若点F在CD边上(不与D重合),将∠DPF绕点P逆时针旋转90°后,角的两边PD、PF分别交射线DA于点H、G.①求证:PG=PF;②探究:DF、DG、DP之间有怎样的数量关系,并证明你的结论.(2)拓展:如图2,若点F在CD的延长线上(不与D重合),过点P作PG⊥PF,交射线DA于点G,你认为(1)中DE、DG、DP之间的数量关系是否仍然成立?若成立,给出证明;若不成立,请写出它们所满足的数量关系式,并说明理由.【考点】四边形综合题.【分析】(1)①若证PG=PF,可证△HPG≌△DPF,已知∠DPH=∠HPG,由旋转可知∠GPF=∠HPD=90°及DE平分∠ADC 得△HPD为等腰直角三角形,即∠DHP=∠PDF=45°、PD=PH,即可得证;②由△HPD为等腰直角三角形,△HPG≌△DPF知HD=DP,HG=DF,根据DG+DF=DG+GH=DH即可得;(2)过点P作PH⊥PD交射线DA于点H,先证△HPD为等腰直角三角形可得PH=PD,HD=DP,再证△HPG≌△DPF 可得HG=DF,根据DH=DG﹣HG=DG﹣DF可得DG﹣DF=DP.【解答】解:(1)①∵∠GPF=∠HPD=90°,∠ADC=90°,∴∠GPH=∠FPD,∵DE平分∠ADC,∴∠PDF=∠ADP=45°,∴△HPD为等腰直角三角形,∴∠DHP=∠PDF=45°,在△HPG和△DPF中,∵,∴△HPG≌△DPF(ASA),∴PG=PF;②结论:DG+DF=DP,由①知,△HPD为等腰直角三角形,△HPG≌△DPF,∴HD=DP,HG=DF,∴HD=HG+DG=DF+DG,∴DG+DF=DP;(2)不成立,数量关系式应为:DG﹣DF=DP,如图,过点P作PH⊥PD交射线DA于点H,∵PF⊥PG,∴∠GPF=∠HPD=90°,∴∠GPH=∠FPD,∵DE平分∠ADC,且在矩形ABCD中,∠ADC=90°,∴∠HDP=∠EDC=45°,得到△HPD为等腰直角三角形,∴∠DHP=∠EDC=45°,且PH=PD,HD=DP,∴∠GHP=∠FDP=180°﹣45°=135°,在△HPG和△DPF中,∵∴△HPG≌△DPF,∴HG=DF,∴DH=DG﹣HG=DG﹣DF,∴DG﹣DF=DP.【点评】本题主要考查等腰直角三角形的性质、全等三角形的判定与性质、矩形的性质的综合运用,灵活运用全等三角形的判定与性质将待求证线段关系转移至其他两线段间关系是解题的关键.例4 (2013•黑龙江)正方形ABCD的顶点A在直线MN上,点O是对角线AC、BD的交点,过点O作OE⊥MN于点E,过点B作BF⊥MN于点F.(1)如图1,当O、B两点均在直线MN上方时,易证:AF+BF=2OE(不需证明)(2)当正方形ABCD绕点A顺时针旋转至图2、图3的位置时,线段AF、BF、OE之间又有怎样的关系?请直接写出你的猜想,并选择一种情况给予证明.思路分析:(1)过点B 作BG ⊥OE 于G ,可得四边形BGEF 是矩形,根据矩形的对边相等可得EF=BG ,BF=GE ,根据正方形的对角线相等且互相垂直平分可得OA=OB ,∠AOB=90°,再根据同角的余角相等求出∠AOE=∠OBG ,然后利用“角角边”证明△AOE 和△OBG 全等,根据全等三角形对应边相等可得OG=AE ,OE=BG ,再根据AF-EF=AE ,整理即可得证;(2)选择图2,过点B 作BG ⊥OE 交OE 的延长线于G ,可得四边形BGEF 是矩形,根据矩形的对边相等可得EF=BG ,BF=GE ,根据正方形的对角线相等且互相垂直平分可得OA=OB ,∠AOB=90°,再根据同角的余角相等求出∠AOE=∠OBG ,然后利用“角角边”证明△AOE 和△OBG 全等,根据全等三角形对应边相等可得OG=AE ,OE=BG ,再根据AF-EF=AE ,整理即可得证;选择图3同理可证.解:(1)证明:如图,过点B 作BG ⊥OE 于G ,则四边形BGEF 是矩形,∴EF=BG ,BF=GE ,在正方形ABCD 中,OA=OB ,∠AOB=90°,∵BG ⊥OE ,∴∠OBG+∠BOE=90°,又∵∠AOE+∠BOE=90°,∴∠AOE=∠OBG ,∵在△AOE 和△OBG 中,90AOE OBG AEO OGB OA OB ∠=∠⎧⎪∠=∠=︒⎨⎪=⎩,∴△AOE ≌△OBG (AAS ),∴OG=AE ,OE=BG ,∵AF-EF=AE ,EF=BG=OE ,AE=OG=OE-GE=OE-BF ,∴AF-OE=OE-BF ,∴AF+BF=2OE ;(2)图2结论:AF-BF=2OE ,图3结论:AF-BF=2OE .对图2证明:过点B 作BG ⊥OE 交OE 的延长线于G ,则四边形BGEF 是矩形,∴EF=BG ,BF=GE ,在正方形ABCD 中,OA=OB ,∠AOB=90°,∵BG ⊥OE ,∴∠OBG+∠BOE=90°,又∵∠AOE+∠BOE=90°,∴∠AOE=∠OBG ,∵在△AOE 和△OBG 中,90AOE OBG AEO OGB OA OB ∠=∠⎧⎪∠=∠=︒⎨⎪=⎩,∴△AOE ≌△OBG (AAS ),∴OG=AE ,OE=BG ,∵AF-EF=AE ,EF=BG=OE ,AE=OG=OE+GE=OE+BF ,∴AF-OE=OE+BF ,∴AF-BF=2OE ;若选图3,其证明方法同上.点评:本题考查了正方形的性质,矩形的判定与性质,全等三角形的判定与性质,同角的余角相等的性质,作辅助线构造出全等三角形与矩形是解题的关键,也是本题的难点.2.(2015•随州)问题:如图(1),点E 、F 分别在正方形ABCD 的边BC 、CD 上,∠EAF=45°,试判断BE 、EF 、FD 之间的数量关系.【类比引申】如图(2),四边形ABCD 中,∠BAD ≠90°,AB=AD ,∠B+∠D=180°,点E 、F 分别在边BC 、CD 上,则当∠EAF 与∠BAD 满足 关系时,仍有EF=BE+FD .26.已知二次函数y=x 2﹣(2k +1)x +k 2+k (k >0),若该二次函数与x 轴交于A 、B 两点(A 点在B 点的左侧),与y 轴交于C 点,P 是y 轴负半轴上一点,且OP=1,直线AP 交BC 于点Q ,求证:.(3)由题意可得:点P的坐标为(0,1),则0=x2﹣(2k+1)x+k2+k0=(x﹣k﹣1)(x﹣k),故A(k,0),B(k+1,0),当x=0,则y=k2+k,故C(0,k2+k)则AB=k+1﹣k=1,OA=k,可得,y BC=﹣kx+k2+k,当x﹣1=﹣kx+k2+k,解得:x=k+,则代入原式可得:y=,则点Q坐标为运用距离公式得:AQ2=()2+()2=,则OA2=k2,AB2=1,故+=+1==,则.。
线段和差倍分问题
思路点拨
两点入手分析:1看已知易得出哪些线段的长;2把所求的线段由图写成其它线段的和倍差分的形式记算。
一.经典题型
1.如图,在直角梯形ABCD中,∠ABC=90°,AD∥BC,AD=4,AB=5,BC=6,点P是AB 上一个动点,当PC+PD的和最小时,求pb的长度。
2如图,等腰梯形ABCD中,AB=AD=CD=1,∠ABC=60°,P是上底,下底中点EF直线上的一点,则求PA+PB的最小值。
3如下左图,A、B是直线l同旁的两个定点.问题:在直线l上确定一点P,使PA+PB的值最小.
(将军饮马问题)
二.实战演练
1.如图,在锐角△ABC中,AB=42,∠BAC=45°,∠BAC的平分线交BC于点D,M、N分别是AD和AB上的动点,则求BM+MN的最小值。
2.已知A(-2,3),B(3,1),P点在x轴上,若PA+PB长度最小,则求最小值。
二.拓展思维
1在一条直线m上,求一点P,使PA-PB的差最大;
(1)1)点A、B在直线m同侧:
(2)点A、B在直线m异侧:。
数形结合,以线段图理解两数的和差及倍数关系
数形结合是一种通过图形表示、展示数学问题的方法。
通过将数学概念和图形相结合,可以更直观地理解、分析和解决问题。
在数形结合中,线段图是一种常用的表示方法,可
以用来理解两个数的和、差和倍数之间的关系。
下面将详细介绍线段图在数形结合中的应用。
我们来看两个数的和的线段图表示。
假设我们有两个数a和b,我们可以用线段图表
示a+b的关系。
具体操作如下:
1. 选取一个合适的单位长度,假设为1。
2. 以0点为起点,用一条线段表示a的长度。
3. 从a的终点开始,用另一条线段表示b的长度。
4. 从b的终点,可以得到线段的总长度,即a+b。
探究线段的和、差、倍、分是平面几何中常见的问题,“截长补短法”是解决这一类问题的常用方法,“截长”就是将题中的某条线段截成题中的几条线段之和;“补短”就是将题中某条线段延长(补上某线段),然后,证明它与题中某条线段相等。
例1.如图Rt△ABC中,∠A=90°,AB=AC,∠ABC的平分线交AC于D.求证:AD+AB=BC.分析:要证明AD+AB=BC.根据BD是∠ABC的平分线,可借助角平分线的性质,在BC 上构造一条线段等于AB,另一条线段等于AD即可。
为此,可作DE⊥BC.证法1:DE⊥BC,垂足于E.∵DB是∠ABC的平分线,DA⊥AB,∴DA=DE,AB=EB,又∵AB=AC,∴∠C=45°,∴ED=CE,∴BC=BE+CE=AB+AD.补短法也可以证明。
证法2:如图2,延长BA到F,使AF=AD,连结DF.∵DA⊥AB,∴∠FAC=90°,∵AF=AD,∴∠F=45°,同理∠C=45°,∴∠F=∠C,∵∠FBD=∠CBD,BD=BD,∴△FBD≌△CBD,∴FB=BC,∵FB=BA+FA=BA+AD,∴AD+AB=BC评注:证明一条线段等于两条线段之和,一般有截长法或补短法两种变式1:△ABC中,∠A=108°,AB=AC,∠ABC的平分线交AC于D.求证:BC=AB+CD变式2: △ABC中,∠A=100°,AB=AC,∠ABC的平分线交AC于D.求证:BC=BD+AD(同学们仿照例题,中、课后思考完成)“一题多解”有利于锻炼学生思维的灵活性,活跃思路,让学生能根据题目给出的已知条件,并结合自身情况,灵活地选择解题切入点.“一题多解”有利于培养学生的创新思维,使学生不满足仅仅得出一道习题的答案,而去追求更独特、更快捷的解题方法。
“一题多解”有利于学生积累解题经验,丰富解题方法,学会如何综合运用已有的知识不断提高解题能力。
四、利用全等三角形证线段之间的和差倍分问题证一条线段等于其它两条线段的和或差,常将其转化成证明线段的相等问题,常用的方法如下:(1)利用图形中已有的线段和差关系进行证明。
(2)延长一条线段,作出两条线段的和,然后证明这条线段等于第三条线段。
(3)在第三条线段上截取一段等于第一条线段,然后证余下的线段等于第二条线段。
后两种方法,就是通常所说的截长补短。
例1.已知:如图在△ABC中,∠ABC的平分线与∠ACB相邻外角∠ACG的平分线相交于D,DE∥BC交AB于E,交AC于F,求证:EF=BE-CF分析:要证EF=BE-CF,而图中EF=ED-FD,若证出BE=ED,CF=FD,则此题可证出。
(证明略)例2.已知:如图,四边形ABCD中,AC平分∠BAD,CE⊥AB 于E,且∠B+∠D=180°,求证:AE=AD+BE分析:要证AE=AD+BE,则可转化为证AE-BE=AD,则需找到一条线段使它等于AE-BE,再证其与AD相等,在EA上截取EF=BE,连结CF,问题转化为证AF=AD,即要证出△AFC≌△ADC证明:在EA上截取EF=BE,连结CF∵CE⊥AB于E(已知)∴CF=CB(在线段垂直平分线上的点,到线段两个端点的距离相等)∴∠1=∠B(等边对等角)∵∠1+∠2=180°(平角定义)∠B+∠D=180°(已知)∴∠2=∠D(等角的补角相等)(再往下证明略)3.如图,△ABC是等边三角形,∠BDC=120°,且BD=CD,∠MDN=60°,AB=12cm. (1)证明MN=BM+NC.(2)求△AMN的周长。
(3)若点M、N分别是AB、CA延长线上的点,,请说明BM、MN、NC之间的关系。
分析:(1)证明MN=BM+NC.是典型的三条线段之间的关系的题型,这种题型一般是采用“截长补短法”来证明。
“截长法”是在最长的线段MN上找一点F,将MN截为两部分(如图4),比如截为MN=MF+NF,且使MF=BM(或NF=NC).再求证剩余的线段NF=NC,从而得到MN=BM+NC。
2021年中考数学热点专题复习:例析线段和差倍分问题的求解策略在几何问题中,要证明一条线段是另外几条线段的和差,或是另一线段的几倍或几分之几,我们统称为线段的和差倍分问题,处理这类问题的指导思想是化归为线段的相等问题.一、利用全等形或相似形对于线段的倍分问题,通常可利用图形中特殊的分点为解题的突破口,找出图形中较短线段的倍分线段,再用全等三角形证明它与较长线段相等,或围绕特殊分点对应线段所在三角形寻找相似三角形,利用相似形对应线段的比例关系达到求证的目的.例1如图1,在△ABC中,AB=BC,BE⊥AC于点E,AD⊥BC于点D,∠BAD =45°,AD与BE交于点F,连CF.(1)求证:BF=2AE;(2)若CD=2,求AD的长.分析由图形的对称性,不难发现点E为AC的中点,即AC=2AE,故问题(1)只要证明BF=AC.(2)略.例2如图2,点A、B、C、D在⊙O上,AC⊥BD于点E,过点O作OF⊥BC于点F.(1)求证:△AEB∽△OFC;(2)AD=2OF.二、取长补短法对于线段的和差问题,通常采用延长较短线段或截取较长线段的方式,化归为线段的相等问题(俗称取长补短法).例3 如图3,已知点A、B、C、D顺次在⊙O上,且AB=BD,BM⊥AC于点M,求证:AM=CD+CM.证明(延长法)延长DC至点N,使CN=C M,下面只要证明AM=DN即可.连BN,则由AB=BD,得∠ACB=∠ADB=∠BAD=∠BCN,又CN=CM,BC为公共边,例4 如图4,在菱形ABCD中,F为BC边的中点,DF与对角线AC交于点M,过点M作ME⊥CD于点E,∠1=∠2.(1)若CE=1,求BC的长;(2)求证:AM=DF+ME.解 (1)略;(2)证法1(截取法)如图4,连BD 交AC 于点O ,分别证明AO =DF ,OM =ME 即可.证法2(延长法)如图5,延长DF 至点N ,使FN =ME ,只要证AM =DN 即可.连CN 、MB .同证法1可得△BCD 为正三角形,M 是正△BCD 的中心.三、几何变换法用几何变换法证明线段的和差倍分问题,实质上是利用几何变换将线段移动,使较短线段在适当的位置进行“集中”,使隐含的数量关系明显化,从而达到证明的目的. 例5 如图6,⊙O 外接于正方形ABCD ,P 为劣弧AD 上任意一点,求证:PA PC PB+恒为定值,并求出此定值.证明 当P 与A 重合时,易知 2PA PC AC PB AB+==;一般情况下,可将△ABP绕点B顺时针旋转90°,得△CBQ,则综上,无论P为劣弧AD上哪一点,PA PCPB恒为定值2,得证.例6 如图7,在四边形ABCD中,AB∥CD,E为BC边的中点,F在DC边的延长线上,且∠BAE=∠EAF,求证:AB=AF+CF.解将△ABE绕点E顺时针旋转180°,得到△GCE,则由AB∥CD、E为BC边的中点知点G在DC的延长线上.。
1线段的和差倍分问题的证明一、运用定理法即直接或间接运用某些涉及线段和差倍分关系的定理或推论进行证明。
此类定理和推论有:三角形中位线定理;梯形中位线定理;直角三角形30°的锐角所对的直角边等于斜边的一半;直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半。
例1 如图,在△ABC 中,∠B=2∠C ,AD ⊥BC 于D ,M 为BC 中点.求证:DM = 21AB 分析:如图,因为21AB 等于△ABC 的 中位线NM 的长,所以原命题就转化为证明DM =NM 。
∵DN 为Rt △ADC 斜边上的中线,∴DN=NC ;∴∠2=∠C ,又∵2∠C=∠B=∠1=∠2+∠3,∴∠2=∠3=∠C ,∴DM=MN ,二、割补线段法(截长补短)例3 如图,P 是正方形ABCD 的边BC 上的任意一点,AQ 平分∠PAD.求证:AP=BP+DQ. 证明:延长PB 至E ,使BE=DQ ,∵四边形ABCD 是正方形, ∴BA=AD ,∠EBA=∠QDA=90°∴△ABE ≌△ADQ , ∴∠E=∠4,∠3=∠1,∵∠1=∠2,∴∠3=∠2, ∴∠PAQ=∠BAQ=∠4∴∠E=∠PAE ,∴PE=AP ,既BP+BE=AP ,∴BP+DQ=AP想一想,图形中是否已经存在能表示有关线段和差倍分关系的线段,把图形复杂化,使思路步人歧途。
下面请看一个例子。
例4 如图,△ABC 中,∠BAC=90°,AE 是经过点A 的一条直线,交BC 于F ,且B 、C 在AE 在的异侧,BD ⊥AE 于D ,CE ⊥AE 于E , 求证:DB=DE+CE 。
分析:通过分析题目的已知条件可知:△ABD ≌△CAE ,从而得AD=CE ,则DE+CE=AE ,而BD=AE ,原命题得证。
三、比例线段法即找出与所证明有关的比例式,通过对比例式进行变形或重新组合,从而得出线段之间的和差倍分关系。
例5 如图,在△ABC 中,BD 是∠B 的平分线,△ABD 的外接园交BC 于E ,若AB=1AC , 求证:CE=2AD 。
谈线段的和差倍分问题的证明
在初中几何中,证明线段的相等关系是一个重要的教学内容,而有关线段的和、差、倍、分问题,则是其中的教学难点。
如何搞好线段的和差倍分的教与学?本文通过一些例题,谈谈它的一般证明方法。
一、运用定理法
即直接或间接运用某些涉及线段和差倍分关系的定理或推论进行证明。
此类定理和推论有:三角形中位线定理;梯形中位线定理;直角三角形30°的锐角所对的直角边等于斜边的一半;直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半。
例1 如图,在△ABC 中,∠B =2∠C ,AD ⊥BC
于D ,M 为BC 中点.
求证:DM = 21AB 分析:如图,因为2
1AB 等于△ABC 的 中位线NM 的长,所以原命题就转化为证明DM =NM 。
∵DN 为Rt △ADC 斜边上的中线,∴DN =NC ;∴∠2=∠C ,又∵2∠C =∠B =∠1=∠2+∠3,∴∠2=∠3=∠C ,∴DM =MN ,问题得证。
说明:证明线段的和差倍分问题,大都是采取间接的方法进行,即把线段的和差倍分问题转化为证明两条线段相等的问题。
“转化”是证明线段的和差倍分问题的指导思想,它通过对原问题进行变形,促使矛盾的转移,从而达到化未知为已知,化难为易,化繁为简的目的,一般说来,运用定理法证明线段的和差倍分问题,就是根据有关定理将原命题转化后再证明。
二、割补线段法
这是证明线段的和差倍分问题的一种重要方法。
即通过“分割”或“添补”的形式,在相关线段或其延长线上构造一线段,使之能够表示几条线段的和差倍
分关系,从而将多线段问题转化为两线段问题。
例2 如图,在△ABC 中,BD =FC ,FG ∥DE ∥BA ,D 、F 在BC 上,E 、G 在AC 上. 求证:FG =AB -DE
分析:本题的关键在于构造一条线段,
使之等于(AB -DE ),如图,在AB 上载取线
段AH =DE ,则AB -DE =BH ,从而把原命题转化
为证明FG =BH 的问题,进而通过证△BHD ≌FGC ,使原命题得证。
例3 如图,P 是正方形ABCD 的边BC 上的任意一点,AQ 平分∠PAD .
求证:AP =BP +DQ .
证明:延长PB 至E ,使BE =DQ ,
∵四边形ABCD 是正方形,
∴BA =AD ,∠EBA =∠QDA =90°
∴△ABE ≌△ADQ ,∴∠E =∠4,∠3=∠1,
∵∠1=∠2,∴∠3=∠2,∴∠PAQ =∠BAQ =∠4
∴∠E =∠PAE ,∴PE =AP ,既BP +BE =AP ,
∴BP +DQ =AP
说明:例2通过“分割”的形式构造从两条线段之差,例3通过“添补”的形式构造从两条线段之和,从而将原命题转化为两条线段的问题,值得注意的是:在运用“割补法”证明线段的和差倍分关系时,是运用“添补”的形式构造线段的“和”或“倍”,还是运用“分割”的形式构造线段的“差”或“几分之几”,这不能取决于原命题的和差倍分形式。
因为“和”与“差”,“倍”与“分”是可以互相转化的。
因此,我们在选择割补的形式时要结合图形和题目的已知条件,即所割补的线段不是“孤立”的,而应能够与原来的图形产生联系。
从以上三个例题可知,在证明线段的和差倍分关系时,往往通过添辅助线,
构造出能表示线段的和差倍分关系的线段,促使问题的转化。
但在添加辅助线之前一定要结合题意和图形深入分析,想一想,图形中是否已经存在能表示有关线段和差倍分关系的线段,否则乱添加辅助线只能把图形复杂化,使思路步人歧途。
下面请看一个例子。
例4 如图,△ABC 中,∠BAC =90°,AE 是经过点A 的一条直线,交BC 于F ,且B 、C 在AE 在的异侧,BD ⊥AE 于D ,CE ⊥AE 于E ,
求证:DB =DE +CE 。
分析:通过分析题目的已知条件可知:
△ABD ≌△CAE ,从而得AD =CE ,则DE +CE =AE ,
而BD =AE ,原命题得证。
三、比例线段法 即找出与所证明有关的比例式,通过对比例式进行变形或重新组合,从而得出线段之间的和差倍分关系。
例5 如图,在△ABC 中,BD 是∠B 的平分线,△ABD 的外接园交BC 于E ,若AB =21AC , 求证:CE =2AD 。
分析与证:
因为“CE =2AD ”与“AB =2
1AC ”的倍分关系一致,因此想办法通过比例式将这些线段联系起来,连接DE ,则∠CDE =∠ABC ,故△CDE ∽△CBA ,得CE :DE =AC :AB =2,又由BD 为∠ABC 的平分线得DE =AD ,所以CE :AD =2,即CE =2AD 。
运用定理法、割补法和比例线段法是证明线段的和差倍分问题常用的方法,它们的共同点是:通过变换,促使问题的转化从而达到证明的目的。
鉴于几何问题的复杂多样性,在证明线段的和差倍分问题时,不应局限于这三种方法,而应积极开动脑筋,拓展思路,即能够运用定势思维进行思考,又要防止定势思维的局限性。