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解决几何问题的好帮手——辅助线

2014-10-16徐诗佳

新校园·中旬刊 2014年7期
关键词:绕点题设辅助线

徐诗佳

在解决一些几何问题时,辅助线的合理添加往往至关重要,它可以使问题大大简单化。添加辅助线有以下作用:一是揭示图形中隐含的性质,二是聚拢集中原则,三是化繁为简原则,四是发挥特殊点、线的作用,五是构造图形的作用。而如何添加辅助线,我们可以从两个方面入手:第一,图形本身的性质特征;第二,题设条件。下面举例说明。

一、如图1:正方形ABCD的对角线AC与BD交与点O,以正方形的边BC为斜边在正方形内作直角三角形BCE,∠BEC=90°.若CE=3,BE=5,则△OBE的面积是多少。(2014年初二希望杯第20题)

分析:求三角形面积,常规方法是利用面积公式:S=■ah(h为a这条边上的高)。在△OBE中,已知BE的长,因此只要求出BE边上的高OM即可(如图2)。

分析1:这是一道填空题,如果没有任何思路求OM的长,有一种方法大家不陌生,就是猜。如图2,(图形很精确)BE=5,CE=3,利用直尺度量5所对应的厘米数,再量出OM的厘米数,估计出OM=1。所以S△OBE=■BE·OM=■×5×1=■。

分析2:(添加辅助线)

思路:我们知道正方形既是轴对称图形,也是中心对称图形,因此在考虑添加辅助线时,重点利用它这些对称性。由于△BCE是RT△(解题突破口),绕点O旋转,即可得到图3。这个模型,就为我们添加辅助线找到了思路。回到图1,我们在旋转△BCE的同时,△OBE也在旋转。因此,我们不妨过点A,作AN⊥BE,连接ON(如图2)。△OBE旋转90°到△ONA。根据旋转的性质,旋转角相等,因此OE旋转到ON的旋转角也为90°,显然△EOM是等腰RT△。而由BN=CE=3,所以EN=BE—BN=5-3=2。易证OM=■EN=1。

以下是解答过程:(如图2)

过O点作OM⊥BE,垂足为点M过点A

作AN⊥BE,垂足为点N,连接ON,

∵正方形ABCD

∴AB=BC,∠ABC=∠ABN+∠1=90°,AO=BO,

∠BAO=∠CBO=45°,∠AOB=90°

∵AN⊥BE ∴∠ANB=∠BEC=90°

∴∠ABN+∠2=90° ∴∠1=∠2

在△BCE和△ABN中

∠1=∠2AB=BC∠BEC=∠AMB

∴△BCE≌△ABN ∴CE=BN=2,BE=AN

∵∠BAO=∠CBO,∠2=∠1

∴∠BAO-∠2=∠CBO-∠1

即∠OAN=∠OBE

在△OAN和△OBE中

AO=BO∠OAN=∠OBEAN=BE

∴△OAN≌△OBE ∴∠AON=∠BOE,ON=OE

即∠AOB+∠BON=∠EON+∠BON

∴∠AOB=∠EON=90°∴△EON是等腰RT△

∵OM⊥BE ∴OM是EN边上的中线 ∴OM=■EN=1

二、如图4,四边形ABCD中,∠ABC=30°,∠ADC=60°,AD=CD,求证BD2=AB2+BC2。

分析:(如图5)要证明BD2=AB2+BC2,我们马上想到的就是勾股定理,这就提示了我们证明的方向——构造△(把AB,BC,BD放在同一个△)并证明其是RT△。如何构造RT△,这时题设条件就显得尤为重要了。由∠ADC=60°,AD=CD这两个条件,自然联想到等边△。因此以这个等边△为解题突破口,问题迎刃而解。若直接连接AC,不能把AB,BC,BD联系起来。所以我们需要构造其他的等边△。根据AD=CD,可以把△BCD绕点D逆时针旋转,使得点C与点A重合,这样就构造出一个等边△。

解题思路:△BCD旋转到△EAD,旋转角∠BDE=∠CDA=60°,BD=ED,则△BDE是等边△。这样就把BC转换成AE,BD转换成BE,因此我们就要证明△ABE为RT△即可。

证明:如图5,把△BCD绕点D旋转,使得点C与点A重合,得到△EAD,连接BE。

依题意得,△BCD≌△EAD,∠BDE=∠CDA=60°

∴BD=ED,BC=EA,∠CBD=∠AED

∴△BDE是等边△ ∴BD=BE,∠DBE+∠BED=120°

∵∠ABC=∠ABD+∠CBD=30°

∴∠ABD+∠AED=30°

(∠DBE+∠BED)-(∠ABD+∠AED)

=∠ABE+∠AEB=120°-30°=90°

∴∠BAE=180°-(∠ABE+∠AEB)=90°

∴BE2=AB2+AE2 ∵BD=ED,BC=EA ∴BD2=AB2+BC2

在解决一些几何问题时,辅助线的合理添加往往至关重要,它可以使问题大大简单化。添加辅助线有以下作用:一是揭示图形中隐含的性质,二是聚拢集中原则,三是化繁为简原则,四是发挥特殊点、线的作用,五是构造图形的作用。而如何添加辅助线,我们可以从两个方面入手:第一,图形本身的性质特征;第二,题设条件。下面举例说明。

一、如图1:正方形ABCD的对角线AC与BD交与点O,以正方形的边BC为斜边在正方形内作直角三角形BCE,∠BEC=90°.若CE=3,BE=5,则△OBE的面积是多少。(2014年初二希望杯第20题)

分析:求三角形面积,常规方法是利用面积公式:S=■ah(h为a这条边上的高)。在△OBE中,已知BE的长,因此只要求出BE边上的高OM即可(如图2)。

分析1:这是一道填空题,如果没有任何思路求OM的长,有一种方法大家不陌生,就是猜。如图2,(图形很精确)BE=5,CE=3,利用直尺度量5所对应的厘米数,再量出OM的厘米数,估计出OM=1。所以S△OBE=■BE·OM=■×5×1=■。

分析2:(添加辅助线)

思路:我们知道正方形既是轴对称图形,也是中心对称图形,因此在考虑添加辅助线时,重点利用它这些对称性。由于△BCE是RT△(解题突破口),绕点O旋转,即可得到图3。这个模型,就为我们添加辅助线找到了思路。回到图1,我们在旋转△BCE的同时,△OBE也在旋转。因此,我们不妨过点A,作AN⊥BE,连接ON(如图2)。△OBE旋转90°到△ONA。根据旋转的性质,旋转角相等,因此OE旋转到ON的旋转角也为90°,显然△EOM是等腰RT△。而由BN=CE=3,所以EN=BE—BN=5-3=2。易证OM=■EN=1。

以下是解答过程:(如图2)

过O点作OM⊥BE,垂足为点M过点A

作AN⊥BE,垂足为点N,连接ON,

∵正方形ABCD

∴AB=BC,∠ABC=∠ABN+∠1=90°,AO=BO,

∠BAO=∠CBO=45°,∠AOB=90°

∵AN⊥BE ∴∠ANB=∠BEC=90°

∴∠ABN+∠2=90° ∴∠1=∠2

在△BCE和△ABN中

∠1=∠2AB=BC∠BEC=∠AMB

∴△BCE≌△ABN ∴CE=BN=2,BE=AN

∵∠BAO=∠CBO,∠2=∠1

∴∠BAO-∠2=∠CBO-∠1

即∠OAN=∠OBE

在△OAN和△OBE中

AO=BO∠OAN=∠OBEAN=BE

∴△OAN≌△OBE ∴∠AON=∠BOE,ON=OE

即∠AOB+∠BON=∠EON+∠BON

∴∠AOB=∠EON=90°∴△EON是等腰RT△

∵OM⊥BE ∴OM是EN边上的中线 ∴OM=■EN=1

二、如图4,四边形ABCD中,∠ABC=30°,∠ADC=60°,AD=CD,求证BD2=AB2+BC2。

分析:(如图5)要证明BD2=AB2+BC2,我们马上想到的就是勾股定理,这就提示了我们证明的方向——构造△(把AB,BC,BD放在同一个△)并证明其是RT△。如何构造RT△,这时题设条件就显得尤为重要了。由∠ADC=60°,AD=CD这两个条件,自然联想到等边△。因此以这个等边△为解题突破口,问题迎刃而解。若直接连接AC,不能把AB,BC,BD联系起来。所以我们需要构造其他的等边△。根据AD=CD,可以把△BCD绕点D逆时针旋转,使得点C与点A重合,这样就构造出一个等边△。

解题思路:△BCD旋转到△EAD,旋转角∠BDE=∠CDA=60°,BD=ED,则△BDE是等边△。这样就把BC转换成AE,BD转换成BE,因此我们就要证明△ABE为RT△即可。

证明:如图5,把△BCD绕点D旋转,使得点C与点A重合,得到△EAD,连接BE。

依题意得,△BCD≌△EAD,∠BDE=∠CDA=60°

∴BD=ED,BC=EA,∠CBD=∠AED

∴△BDE是等边△ ∴BD=BE,∠DBE+∠BED=120°

∵∠ABC=∠ABD+∠CBD=30°

∴∠ABD+∠AED=30°

(∠DBE+∠BED)-(∠ABD+∠AED)

=∠ABE+∠AEB=120°-30°=90°

∴∠BAE=180°-(∠ABE+∠AEB)=90°

∴BE2=AB2+AE2 ∵BD=ED,BC=EA ∴BD2=AB2+BC2

在解决一些几何问题时,辅助线的合理添加往往至关重要,它可以使问题大大简单化。添加辅助线有以下作用:一是揭示图形中隐含的性质,二是聚拢集中原则,三是化繁为简原则,四是发挥特殊点、线的作用,五是构造图形的作用。而如何添加辅助线,我们可以从两个方面入手:第一,图形本身的性质特征;第二,题设条件。下面举例说明。

一、如图1:正方形ABCD的对角线AC与BD交与点O,以正方形的边BC为斜边在正方形内作直角三角形BCE,∠BEC=90°.若CE=3,BE=5,则△OBE的面积是多少。(2014年初二希望杯第20题)

分析:求三角形面积,常规方法是利用面积公式:S=■ah(h为a这条边上的高)。在△OBE中,已知BE的长,因此只要求出BE边上的高OM即可(如图2)。

分析1:这是一道填空题,如果没有任何思路求OM的长,有一种方法大家不陌生,就是猜。如图2,(图形很精确)BE=5,CE=3,利用直尺度量5所对应的厘米数,再量出OM的厘米数,估计出OM=1。所以S△OBE=■BE·OM=■×5×1=■。

分析2:(添加辅助线)

思路:我们知道正方形既是轴对称图形,也是中心对称图形,因此在考虑添加辅助线时,重点利用它这些对称性。由于△BCE是RT△(解题突破口),绕点O旋转,即可得到图3。这个模型,就为我们添加辅助线找到了思路。回到图1,我们在旋转△BCE的同时,△OBE也在旋转。因此,我们不妨过点A,作AN⊥BE,连接ON(如图2)。△OBE旋转90°到△ONA。根据旋转的性质,旋转角相等,因此OE旋转到ON的旋转角也为90°,显然△EOM是等腰RT△。而由BN=CE=3,所以EN=BE—BN=5-3=2。易证OM=■EN=1。

以下是解答过程:(如图2)

过O点作OM⊥BE,垂足为点M过点A

作AN⊥BE,垂足为点N,连接ON,

∵正方形ABCD

∴AB=BC,∠ABC=∠ABN+∠1=90°,AO=BO,

∠BAO=∠CBO=45°,∠AOB=90°

∵AN⊥BE ∴∠ANB=∠BEC=90°

∴∠ABN+∠2=90° ∴∠1=∠2

在△BCE和△ABN中

∠1=∠2AB=BC∠BEC=∠AMB

∴△BCE≌△ABN ∴CE=BN=2,BE=AN

∵∠BAO=∠CBO,∠2=∠1

∴∠BAO-∠2=∠CBO-∠1

即∠OAN=∠OBE

在△OAN和△OBE中

AO=BO∠OAN=∠OBEAN=BE

∴△OAN≌△OBE ∴∠AON=∠BOE,ON=OE

即∠AOB+∠BON=∠EON+∠BON

∴∠AOB=∠EON=90°∴△EON是等腰RT△

∵OM⊥BE ∴OM是EN边上的中线 ∴OM=■EN=1

二、如图4,四边形ABCD中,∠ABC=30°,∠ADC=60°,AD=CD,求证BD2=AB2+BC2。

分析:(如图5)要证明BD2=AB2+BC2,我们马上想到的就是勾股定理,这就提示了我们证明的方向——构造△(把AB,BC,BD放在同一个△)并证明其是RT△。如何构造RT△,这时题设条件就显得尤为重要了。由∠ADC=60°,AD=CD这两个条件,自然联想到等边△。因此以这个等边△为解题突破口,问题迎刃而解。若直接连接AC,不能把AB,BC,BD联系起来。所以我们需要构造其他的等边△。根据AD=CD,可以把△BCD绕点D逆时针旋转,使得点C与点A重合,这样就构造出一个等边△。

解题思路:△BCD旋转到△EAD,旋转角∠BDE=∠CDA=60°,BD=ED,则△BDE是等边△。这样就把BC转换成AE,BD转换成BE,因此我们就要证明△ABE为RT△即可。

证明:如图5,把△BCD绕点D旋转,使得点C与点A重合,得到△EAD,连接BE。

依题意得,△BCD≌△EAD,∠BDE=∠CDA=60°

∴BD=ED,BC=EA,∠CBD=∠AED

∴△BDE是等边△ ∴BD=BE,∠DBE+∠BED=120°

∵∠ABC=∠ABD+∠CBD=30°

∴∠ABD+∠AED=30°

(∠DBE+∠BED)-(∠ABD+∠AED)

=∠ABE+∠AEB=120°-30°=90°

∴∠BAE=180°-(∠ABE+∠AEB)=90°

∴BE2=AB2+AE2 ∵BD=ED,BC=EA ∴BD2=AB2+BC2

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