四边形中常见辅助线的作法

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. . 儒洋教育学科教师辅导讲义

课 题 教学目标 重点、难点 考点及考试要求 作辅助线的方法 一:中点、中位线,延线,平行线。 如遇条件中有中点,中线、中位线等,那么过中点,延长中线或中位线作辅助线,使延长的某一段等于中线或中位线;另一种辅助线是过中点作已知边或线段的平行线,以达到应用某个定理或造成全等的目的。 二:垂线、分角线,翻转全等连。 如遇条件中,有垂线或角的平分线,可以把图形按轴对称的方法,并借助其他条件,而旋转180度,得到全等形,,这时辅助线的做法就会应运而生。其对称轴往往是垂线或角的平分线。 三:边边若相等,旋转做实验。 如遇条件中有多边形的两边相等或两角相等,有时边角互相配合,然后把图形旋转一定的角度,就可以得到全等形,这时辅助线的做法仍会应运而生。其对称中心,因题而异,有时没有中心。故可分“有心”和“无心”旋转两种。 四:造角、平、相似,和、差、积、商见。 如遇条件中有多边形的两边相等或两角相等,欲证线段或角的和差积商,往往与相似形有关。在制造两个三角形相似时,一般地,有两种方法:第一,造一个辅助角等于已知角;第二,是把三角形中的某一线段进行平移。故作歌诀:“造角、平、相似,和差积商见。” 托列米定理和梅叶劳定理的证明辅助线分别是造角和平移的代表) 五:面积找底高,多边变三边。 如遇求面积,(在条件和结论中出现线段的平方、乘积,仍可视为求面积),往往作底或高为辅助线,而两三角形的等底或等高是思考的关键。 如遇多边形,想法割补成三角形;反之,亦成立。 另外,我国明清数学家用面积证明勾股定理,其辅助线的做法,即“割补”有二百多种,大多数为“面积找底高,多边变三边”。

四边形 平行四边形出现,对称中心等分点。梯形问题巧转换,变为△和□。 平移腰,移对角,两腰延长作出高。如果出现腰中点,细心连上中位线。 上述方法不奏效,过腰中点全等造。证相似,比线段,添线平行成习惯。 等积式子比例换,寻找线段很关键。直接证明有困难,等量代换少麻烦。 斜边上面作高线,比例中项一大片。 添加辅助线解特殊四边形题 特殊四边形主要包括平行四边形、矩形、菱形、正方形和梯形.在解决一些和四边形有关的问题时往往需要添加辅助线.下面介绍一些辅助线的添加方法. . . 和平行四边形有关的辅助线作法 平行四边形是最常见的特殊四边形之一,它有许多可以利用性质,为了利用这些性质往往需要添加辅助线构造平行四边形. 平行四边形中常用辅助线的添法 平行四边形(包括矩形、正方形、菱形)的两组对边、对角和对角线都具有某些相同性质,所以在添辅助线方法上也有共同之处,目的都是造就线段的平行、垂直,构成三角形的全等、相似,把平行四边形问题转化成常见的三角形、正方形等问题处理,其常用方法有下列几种,举例简解如下: (1)连对角线或平移对角线: (2)过顶点作对边的垂线构造直角三角形 (3)连接对角线交点与一边中点,或过对角线交点作一边的平行线,构造线段平行或中位线 (4)连接顶点与对边上一点的线段或延长这条线段,构造三角形相似或等积三角形。 (5)过顶点作对角线的垂线,构成线段平行或三角形全等.

1.利用一组对边平行且相等构造平行四边形 例1 如图1,已知点O是平行四边形ABCD的对角线AC的中点,四边形OCDE是平行四边形. 求证:OE与AD互相平分.

分析:因为四边形OCDE是平行四边形,所以OC//ED,OC=DE,又由O是AC的中点,得出AO//ED,AO=ED,则四边形AODE是平行四边形,问题得证. 证明:连结AE、OD,因为是四边形OCDE是平行四边形, 所以OC//DE,OC=DE,因为0是AC的中点,所以A0//ED,AO=ED, 所以四边形AODE是平行四边形,所以AD与OE互相平分. 说明:当已知条件中涉及到平行,且要求证的结论中和平行四边形的性质有关,可试通过添加辅助线构造平行四边形. 2.利用两组对边平行构造平行四边形 例2 如图2,在△ABC中,E、F为AB上两点,AE=BF,ED//AC,FG//AC交BC分别为D,G.求证:ED+FG=AC. 分析:要证明ED+FG=AC,因为DE//AC,可以经过点E作EH//CD交AC于H得平行四边形,得ED=HC,然后根据三角形全等,证明FG=AH.

证明:过点E作EH//BC,交AC于H,因为ED//AC,所以四边形CDEH是平行四边形,所以ED=HC,又FG//AC,EH//BC,所以∠AEH=∠B,∠A=∠BFG,又AE=BF,所以△AEH≌△FBG, 所以AH=FG,所以FG+DE=AH+HC=AC. 说明:当图形中涉及到一组对边平行时,可通过作平行线构造另一组对边平行,得到平行四边形解决问题. . . 3.利用对角线互相平分构造平行四边形 例3 如图3,已知AD是△ABC的中线,BE交AC于E,交AD于F,且AE=EF.求证BF=AC. 分析:要证明BF=AC,一种方法是将BF和AC变换到同一个三角形中,利用等边对等角;另一种方法是通过等量代换,寻找和BF、AC相等的相段代换.寻找相等的线段的方法一般是构造平行四边形. 证明:延长AD到G,使DG=AD,连结BG,CG, 因为BD=CD,所以四边形ABGC是平行四边形,所以AC=BG, AC//BG,所以∠1=∠4,因为AE=EF,所以∠1=∠2,又∠2=∠3,所以∠1=∠4,所以BF=BG=AC. 说明:本题通过利用对角线互相平分构造平行四边形,实际上是采用了平移法构造平行四边形.当已知中点或中线应思考这种方法.

图3 图4 二、和菱形有关的辅助线的作法 和菱形有关的辅助线的作法主要是连接菱形的对角线,借助菱形的判定定理或性质定定理解决问题. 例4 如图5,在△ABC中,∠ACB=90°,∠BAC的平分线交BC于点D,E是AB上一点,且AE=AC,EF//BC交AD于点F,求证:四边形CDEF是菱形.

分析:要证明四边形CDEF是菱形,根据已知条件,本题有量种判定方法,一是证明四边相等的四边形是菱形,二是证明对角线互相垂直平分的四边形是菱形.根据AD是∠BAC的平分线,AE=AC,可通过连接CE,构造等腰三角形,借助三线合一证明AD垂直CE. 求AD平分CE. 证明:连结CE交AD于点O,由AC=AE,得△ACE是等腰三角形, 因为AO平分∠CAE,所以AO⊥CE,且OC=OE,因为EF//CD,所以∠1=∠2, 又因为∠EOF=∠COD,所以△DOC可以看成由△FOE绕点O旋转而成,所以OF=OD,所以CE、DF互相垂直平分.所以四边形CDEF是菱形. 例5 如图6,四边形ABCD是菱形,E为边AB上一个定点,F是AC上一个动点,求证EF+BF的最小值等于DE长. 分析:要证明EF+BF的最小值是DE的长,可以通过连结菱形的对角线BD,借助菱形的对角线互相垂直平分得到DF=BF,然后结合三角形两边之和大于第三边解决问题. 证明:连结BD、DF. 因为AC、BD是菱形的对角线,所以AC垂直BD且平分BD, . . 所以BF=DF,所以EF+BF=EF+DF≥DE, 当且仅当F运动到DE与AC的交点G处时,上式等号成立,所以EF+BF的最小值恰好等于DE的长.

图6 说明:菱形是一种特殊的平行四边形,和菱形的有关证明题或计算题作辅助线的不是很多,常见的几种辅助线的方法有:(1)作菱形的高;(2)连结菱形的对角线. 与矩形有辅助线作法 和矩形有关的题型一般有两种:(1)计算型题,一般通过作辅助线构造直角三角形借助勾股定理解决问题;(2)证明或探索题,一般连结矩形的对角线借助对角线相等这一性质解决问题.和矩形有关的试题的辅助线的作法较少. 例6 如图7,已知矩形ABCD内一点,PA=3,PB=4,PC=5.求 PD的长. 分析:要利用已知条件,因为矩形ABCD,可过P分别作两组对边的平行线,构造直角三角形借助勾股定理解决问题. 解:过点P分别作两组对边的平行线EF、GH交AB于E,交CD于F,交BC于点H,交AD于G. 因为四边形ABCD是矩形, 所以PF2=CH2=PC2-PH2,DF2=AE2=AP2-EP2,PH2+PE2=BP2, 所以PD2=PC2-PH2+AP2-EP2=PC2+AP2-PB2=52+32-42=18,

所以PD=32.

图7 说明:本题主要是借助矩形的四个角都是直角,通过作平行线构造四个小矩形,然后根据对角线得到直角三角形,利用勾股定理找到PD与PA、PB、PC之间的关系,进而求到PD的长. 四、与正方形有关辅助线的作法 正方形是一种完美的几何图形,它既是轴对称图形,又是中心对称图形,有关正方形的试题较多.解决正方形的问题有时需要作辅助线,作正方形对角线是解决正方形问题的常用辅助线.

例7如图8,过正方形ABCD的顶点B作BE//AC,且AE=AC,又CF//AE.求证:∠BCF=21∠AEB. 分析:由BE//AC,CF//AE,AE=AC,可知四边形AEFC是菱形,作AH⊥BE于H,根据正方形的性

质可知四边形AHBO是正方形,从AH=OB=21AC,可算出∠E=∠ACF=30°,∠BCF=15°. . . 证明:连接BD交AC于O,作AH⊥BE交BE于H. 在正方形ABCD中,AC⊥BD,AO=BO, 又BE//AC,AH⊥BE,所以BO⊥AC,

所以四边形AOBH为正方形,所以AH=AO=21AC, 因为AE=AC,所以∠AEH=30°, 因为BE//AC,AE//CF, 所以ACFE是菱形,所以∠AEF=∠ACF=30°, 因为AC是正方形的对角线,所以∠ACB=45°,

所以∠BCF=15°,所以∠BCF=21∠AEB. 说明:本题是一道综合题,既涉及正方形的性质,又涉及到菱形的性质.通过连接正方形的对角线构造正方形AHBO,进一步得到菱形,借助菱形的性质解决问题. 与梯形有关的辅助线的作法 和梯形有关的辅助线的作法是较多的.主要涉及以下几种类型:(1)作一腰的平行线构造平行四边形和特殊三角形;(2)作梯形的高,构造矩形和直角三角形;(3)作一对角线的平行线,构造直角三角形和平行四边形;(4) 延长两腰构成三角形;(5)作两腰的平行线等. 例8 已知,如图9,在梯形ABCD中,AD//BC,AB=AC,∠BAC=90°,BD=BC,BD交AC于点0.求证:CO=CD. 分析:要证明CO=CD,可证明∠COD=∠CDO,由于已知∠BAC=90°,所以可通过作梯形高构造矩形,借助直角三角形的性质解决问题. 证明:过点A、D分别作AE⊥BC,DF⊥BC,垂足分别是E、F,则四边形AEFD为矩形,因为AE=DF,AB=AC,AE⊥BC,∠BAC=90°,