添加辅助平行线技法举例 洪灿 王清明

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添加辅助平行线技法举例 洪灿 王清明

公主 影儿

发布日期:2010-03-03 21:57:56

初中平面几何证明解答题是初中数学的一大难点,而添加辅助平行线是常用方法。常能使久思不得其解的问题呈现“柳暗花明又一村”的局面。

下仅举几例,望能达到“领会一例通晓一类”之功效。

一、构造三角形的中位线

例1. 已知:如图1所示,在△ABC中,AB=AC,延长AB至D,使BD=AB,E为AB中点,连结CE、CD。

求证:CD=2CE

证明:方法1:如图1,过B作△ADC的中位线交CD于F,连结BF。

所以BF平行且等于

又

所以BF=BE,∠FBC=∠BCA=∠CBA

又BC=BC

所以△EBC≌△FBC

所以CE=CF,所以CD=2CE

方法2:如图2,过B作△ADC中位线,交AC于F,连结BF,则BF平行且等于,要使结论成立,只需证明CE=BF(略)。

方法3:如图3,过A点引AG∥EC交BC延长线于G点,EC实为△ABG中位线,易证AG=2CE,要使结论成立,只需证明△BDC≌△CAG。(略)

评注:由此题可见,构造三角形中位线是证明有关三角形问题最常用、有效地方法之一。关键利用三角形中位线定理:三角形的中位线平行且等于第三边的一半。(此题证明方法至少还有4种以上,此不多叙,留给大家思考。)

二、过关键点作平行线

例2. (梅氏定理)如图4,一直线截△ABC的边BC、CA、AB或其延长线于点D、E、F,那么。

证明:如图4,过点C作CG∥DF交AB于G,于是

所以

评注:一般几何证明题中题设或结论出现有比例等式,通常都会要用到平行线相关定理,而所作平行线必与题设或结论中出现的线段有关,故关键点应从此入手。

三、构造平行四边形

例3. (1970年美国初中竞赛题)如图5,线段AB∥CD,∠D=2∠B。

求证:AD+DC=AB

证明:过D作DE∥BC,与AB交于点E,可知四边形BCDE为平行四边形。

所以∠1=∠B=∠2,EB=DC

因为∠ADC=2∠B

所以∠3=∠1=∠2

所以AD=AE

所以得证。

例4. 如图6,已知梯形ABCD中,AB∥DC,E是BC的中点,梯形ABCD的面积等于,求△AED的面积。

解:过E作AD的平行线,交AB于F,交DC的延长线于G,易证△BEF≌△CEG,

则

所以

评注:证明线段(或角)的和、差、倍、分,我们常利用截长、补短的方法使它等于第三量,而通常将图形截成平行四边形,利用相关性质、特点加以解答。

四、线段平移法

例5. 如图7,直角三角形ABC中,D是斜边AB的中点,DE⊥DF,DE、DF分别交AC、BC于E、F。

求证:

辨析:解此题没有很好发挥联想,难以证明。由结论的三条线段的关系,符合直角三角形三边特征,是一组勾股数,而使我们联想到将AE、BF、EF变换到同一三角形中。

证明:过A作AG∥BC,延长FD与AG交于点G,易证△DFB≌△DGA,从而FB=GA,可知ED为FG的中垂线,故有EG=EF,连结EG,则△AEG为直角三角形。

因此:,得证。

例6. 如图8,已知点P是平行四边形ABCD内部的一点,且∠PAB=∠PCB。

求证:∠PBA=∠PDA

辨析:本题已知和结论所涉及的4个角位置分散,不易发现它们间的内在联系,故应设法将其适当集中。

证明:将AP平移到DE,而PE、CE则可看成由BC、BP平移所至。可得△DCE≌△ABP。

∠1=∠PCB,∠2=∠PAB

∠3=∠PDA,∠4=∠PBA

由已知有∠PAB=∠PCB

所以∠1=∠2

所以P、C、E、D四点共圆

所以∠3=∠4

所以∠PBA=∠PDA

评注:在证明线段、角的相等问题或和、差、倍、分问题时,如果已知条件在图形中位置较分散或不便联系,那么通常可设法将某些线段平移,达到解题的目的。

总之,在平面几何题的证明解答中,添加平行线不失为一种常用的方法,也是一种行之有效的方法。希望各位读者善于归纳、整理,将给我们带来无限乐趣。