構造全等三角形證明競賽題

2021-05-22 15:55:18 字數 3194 閱讀 8881

江西安義人

全等三角形是能夠完全重合的兩個三角形,它們的對應邊相等,對應角相等。對於某些競賽題,考慮構造全等三角形並利用這兩個相等,可使其解答巧妙、迅捷。

一、 與線段相等有關的競賽題

例1(成都市初二數學競賽題)如圖1,△abc的兩條高bd、ce相交於點p,且pd=pe。求證:ac=ab。

簡證:連ap。

因為∠pda=∠pea=90°,pd=pe,pa=pa,

所以△pda≌△pea(hl)。

所以ad=ae。

因為∠1=90°-∠cab=∠2,

所以△ace≌△abd(aas)。

所以ac=ab。

圖圖2例2(天津市初二數學競賽題)如圖2,ac=bc,∠acb=90°,∠a的平分線ad交bc於點d,過點b作be⊥ad於點e。求證:be=ad。

簡證:延長be、ac交於點f。

因為∠1=∠2,ae=ae,∠aeb=∠aef=90°,

所以△aeb≌△aef(asa)。

所以be=fe=bf。

因為∠3=90°-∠f=∠2,bc=ac,

所以△bcf≌△acd(asa)。

所以bf=ad,be=ad。

二、 與角相等有關的競賽題

例3(贛州市初三數學競賽題)如圖3,△abc中,∠acb=90°,ac=bc,bd是中線,ce⊥bd於點e,交ab於點f。求證:∠adf=∠cde。

簡證:過點a作ag⊥ac交cf的延長線於點g。

因為∠1=90°-∠3=∠2,ac=bc,

所以△cag≌△bcd(asa)。

所以ag=cd=ad,∠g=∠cde。

因為∠4=45°=∠5,af=af,

所以△adf≌△agf(sas)。

所以∠adf=∠g=∠cde。

圖圖4例4(上海市初中數學競賽題)如圖4,四邊形abcd中,ac平分∠bad,ce⊥ab於點e,ae=(ad+ab)。求證:∠adc+∠abc=180°。

簡證:過點c作cf⊥ad交ad的延長線於點f。

因為∠2=∠3,ac=ac,

所以△acf≌△ace(aas)。

所以cf=ce,af=ae。

因為ad+ab=2ae,ab=ae+eb,

所以eb=ae-ad。

因為fd=af-ad,

所以eb=fd。

所以△ceb≌△cfd(sas)。

所以∠abc=∠5。

所以∠adc+∠abc=∠adc+∠5=180°。

構造全等三角形巧證幾何題

朱元生全等三角形是初中平幾的重要內容之一,在幾何證題中有著極其廣泛的應用。然而在許多情況下,給定的題設條件及圖形並不具有明顯的全等條件,這就需要我們認真分析,仔細觀察,根據圖形的結構特徵,挖掘潛在因素,通過新增適當的輔助線,巧構全等三角形。借助全等三角形的有關性質,就會迅速找到證題途徑,直觀易懂,簡捷明快。

現略舉幾例加以說明。

一. 證線段垂直

例1. 已知,如圖1,在中,ab=2bc,求證:

圖1分析與證明:本題可先作的平分線bd交ac於點d,由,又,得到。則為等腰三角形。

再取ab中點e,連de,借助等腰三角形的性質,得到。再由,,bd=bd,得到。由全等三角形的對應角相等,得到,即。

二. 證線段的倍分

例2. 已知,如圖2,等腰中,,的平分線交ac於d,過c作bd的垂線交bd的延長線於e。求證:bd=2ce(湖北中考題)

圖2分析與證明:要證bd=2ce,可延長ba、ce交於點f。由be平分,,得到為等腰三角形。

根據等腰三角形的性質可得ce=ef,即。再由,ab=ac,,得到,從而由全等三角形的對應邊相等立即得到bd=cf=2ce。

三. 證角相等

例3. 已知,如圖3,在中,d是bc邊的中點,e是ad上一點,be=ac,be的延長線交ac於點f,求證:

圖3分析與證明:由ad是中線,可「延長中線一倍」,借助中線性質構全等三角形。延長ad至g,使dg=ad,連bg,由dg=ad,,bd=cd得到。

由全等三角形的對應邊相等,對應角相等,得到ac=bg,。而ac=be,則be=bg,所以,而,從而得到。

四. 證角不等

例4. 已知:如圖4,在中,,ad是bc邊的中線。

求證:圖4

分析與證明:由ad是中線,可「延長中線一倍」,借助中線性質構全等三角形。延長ad至e,使de=ad,連be。

由de=cd,,bd=cd,得到。由全等三角形的對應邊相等,對應角相等,得到be=ac,,在中,由,得到,而,所以

五. 證線段相等

例5. 已知:如圖5,在中,d是bc邊的中點,交的平分線於e,交ab於點f,交ac的延長線於點g。求證:bf=cg。

圖5分析與證明:要證bf=cg,顯然要構造三角形找全等。由ed垂直平分bc,連eb、ec,由垂直平分線性質可得,eb=ec。

又ae為的平分線,且,,根據角平分線性質可得,從而(hl)再由全等三角形的對應邊相等立即可得bf=cg。

六. 證線段不等

例6. 已知:如圖6,在中,ab=ac,p是三角形內一點,且,求證:

圖6分析與證明:pb、pc雖在同一三角形中,但與已知條件無直接聯絡,可利用圖形變換構全等三角形。將繞頂點a逆時針旋轉,使ab與ac重合,得,則,從而轉化為比較pc與qc的大小,為此只須證即可。

由,根據全等三角形的對應角相等,對應邊相等得到,aq=ap,pb=qc,所以,從而,即。由大角對大邊得到,即

七. 證線段和差相等

例7. 已知:如圖7,在中,,cd是的平分線,求證:bc=ad+ac

圖7分析與證明:由cd是的平分線,可利用角平分線的對稱性。在bc上取一點e,使ce=ca,連de,由ca=ce,,cd=cd,可得。

由全等三角形的對應邊相等,對應角相等,得到ad=ed,且,而,得到,從而,所以

八. 證線段和差不等

例8. 已知:如圖8,d為的bc邊的中點,,的平分線分別與ab、ac交於點e、f,求證:

圖8分析與證明:直接論證,條件不足,可設法將有關線段集中於同一三角形中,為此延長fd至m使dm=fd,利用角平分線性質構全等三角形,幫助解決。延長fd至m,使dm=fd,鏈結bm、em。

由dm=df,,bd=cd,得到。由全等三角形的對應邊相等得到bm=cf。由,而,所以;又由,從而。

再由,de=de,得到。同樣由全等三角形的對應邊相等得到em=ef。而,所以。

從以上幾例可以看出,有些比較棘手的平幾證題百思不得其解時,根據圖形的結構特點,新增適當的輔助線,巧構全等三角形,可迅速找到證題途徑,使問題迅捷獲證。真可謂「山重水複疑無路,柳暗花明又一村」。

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