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全等三角形证明构造技巧探究

2020-07-14安徽省亳州市谯城区谯城中学王广义

数学大世界 2020年13期
关键词:边角平分平分线

安徽省亳州市谯城区谯城中学 王广义

全等三角形的判断无外乎SSS(边边边)、SAS(边角边)、ASA(角边角)、AAS(角角边)和HL(斜边+直角边)五种,针对不同的三角形,在证明时要能分析题干中所隐含的条件,学会构造三角形来完成证明。下面就构造三角形的几种方法作简要介绍。

一、截长补短

这是全等三角形证明中用于证明线段数量关系最为常用的方法。“截长”一般是过某一点作长边的垂线,另一种则是在长边上截取一条和某一短边相同的线段。而“补短”一般是通过延长短边或旋转而将两条短边合并,以便于证明。

例1:如图1,在△ABC中,∠ABC=60°,AD、CE分别平分∠BAC、∠ACB。求证:AC=AE+CD。

解析:AC是一条长线,而AE和CD是两条线段,由此可考虑利用“截长”的方法,先在AC上截取一段AF,使其和AE相等(如图2),那么,剩下的就要考虑如何证明CF=CD,即要证明△ODC≌△OFC。观察两个三角形只有一条公共边,即OC。如果能证明∠3= ∠4,∠7= ∠8,即可用ASA(角边角)证明,回归题干,根据AD平分∠ABC,即可得到∠1=∠2。而AE=AF,AO=AO,故而可证明△AEO≌△AFO,也就可得到∠5=∠6。由∠ABC=60°,可推导∠BAC+∠BCA=180°-∠ABC=180° -60° =120°。又因CE平分∠ACB,即可证明∠3= ∠4。 而∠5= ∠3+ ∠2= ∠BAC+ ∠BCA, 可 知∠5=60°。∠6=∠8=60°,∠7=180°-∠5-∠6=180°-60°-60°=60°,继而可得到∠7=∠8。由此即可完成证明。

无论是“截长”还是“补短”,在证明过程中都要学会观察图形,根据图形完成构造。同时,要充分利用好题干中的“已知”,构造三角形后,要从“未知”出发来思考通过“已知”条件可以得到什么,如何证明。

二、割补构造

“割补”其实就是根据图形,将“大”图形进行“割”,即利用平行线、角平分线或中位线等将“大”图“割”去一部分,寻找已知图形和构造图形之间的全等条件进行求证。

例2:如图3,在四边形ABCD中,已知BD平分∠ABC,∠A+∠C=180°。求证:AD=CD。

解析:观察图形发现,△ABD和△CBD是完全不可能全等的,且△CBD的面积明显比△ABD要大,而题干中给出BD平分∠ABC,∠A+∠C=180°的条件,若能通过割补△CBD而构造一个和△ABD全等的三角形,问题即可得到解决。在BC上截取BE=BA,连接DE,得到图4。由∠1=∠2,AD=BE,BD=BD,即可证明△ABD≌△EBD,从而得知AD=ED,∠A= ∠3。题 干 中 给 出∠A+ ∠C=180 °, 可 得∠3+ ∠C=180 °。 而∠3+∠4=180°,等量代换即可得到∠C=∠4,可推导CD=DE,由此可论证AD=CD。

三、补全图形

根据题干观察图形,若图中图形出现“缺失”,可通过“补全”图形来构造两个全等的三角形进行证明。

例3: 如 图5, 在△ABC中,AC=BC, ∠C=90 °,BD为∠ABC的平分线。若A点到直线BD的距离AD为a,求BE的长。

解析:要求BE的长,而题干中只给出AD的长,两者之间没有关联性。观察图形,若延长AD、BC交于F,即可得到图6,若能证明△AFC≌△BEC,即可得到BE=AF,但需要考虑AD和DF之间是否存在数量关系,再观察图发现,若能证明ABD≌△FBD,即可得到FD=AD=a,即AF=2a。如此,再根据题干,先利用AAS 证明△AFC≌△BEC,推导出FD=AD=a,即AF=2a。同样,利用AAS证明ABD≌△FBD,即可求证。

在全等三角形的学习过程中,一定要掌握五大判定定理,要熟悉每一种定理的条件,结合图形思考已知条件是什么,还差什么条件,根据所差条件观察图形,完成构造。当然,构造三角形来完成证明的方法很多,最为关键的是,看到图形后,要结合题干进行分析。如两个图形之间已经有了两个条件(两条对应边已经相等),此时只需要找到另一个条件(两边的夹角),若图形中没有这一交角,则可进行构造。在数学教学中,应多引导学生展开针对性练习,熟悉不同类型图形的构造方法,这样才能让学生快速求证。

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