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可以说证明两条线段相等是初中几何证明中比较基本的题目,证明两条线段相等看似简单,但所适用的定理也比较多,要想熟练掌握,其实也不是一件容易的事情,为此,现就从三角形相关知识出发进行探究,仅供同学们参考。
一、利用两三角形面积相等地,等底必等高,等高必等底证明
在三角形中需要证明等底或等高时,可以利用面积相等证明。
[例1]求证:等腰三角形两腰上的高相等。
证明:如图1,在等腰中,作BD⊥AC于D,CE⊥AB于E。
∵AB=AC,∴BD=CE
二、利用“直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半”证明线段相等
如果所证两线段所在的图形能构成直角三角形,并且可能构成斜边及斜边上的中线,用上面方法一时证不出来,可以考虑此法。
[例2]如图2,正方形ABCD中,E、F分别为AB、BC的中点,EC和DF相交于G,连接AG,求证:AG=AD。
证明:作DA、CE的延长线交于H。
∵ABCD是正方形,E是AB的中點
∴AE=BE,∠AEH=∠BEC,∠EBC=∠EAH=90°
∴△AEH≌△BEC(ASA)∴AH=BC,AD=AH
又∵F是BC的中点 ∴Rt△DFC≌Rt△CEB
∴∠DFC=∠CEB ∴∠GCF+∠GFC=∠ECB+∠CEB=90°
∴∠CGF=90 ∴DGH=∠CGF=90°
∴△DGH是Rt△ ∵AD=AH
∴AG=AD
三、利用等腰三角形三线合一证明线段相等
若要证明两条线段在同一直线上并且有共同端点,可以考虑此法。
[例3]如图3,已知△ABC为Rt△,D为,DEAC于E,DF⊥BC于F。求证:AE=CE,BF=CF。
证明:连结CD。
∵D为RtABC的斜边AB的中点
AD=CD=BD ∴△ADC与△CDB均为等腰三角形
又∵DE⊥AC,DF⊥BC
∴AE=CE,BF=CF.(等腰三角形底边上的高线平分底边)
四、利用等腰三角形的判定(等角对等边)证明线段相等
如果两条所证线段在同一三角形中,证全等一时难以证明,可以考虑用此法。
[例4]如图4,在△ABC中,∠ACB=90°,角平分线BE与高CD相于F,求证:CE=CF。
证明:在Rt△DBF与Rt△BCE中
∵∠DBF=∠CBF,∴∠DBF=∠CEF
又∵∠DBF=∠CFE, ∴∠CFE=∠CEF
∴CE=CF(等边对等角)
五、利用三角形内心性质证明线段相等
题中如有多条三角珙内角角平分线,可以考虑是不是能用内心的性质。
[例5]如图5,已知:△ABC中,AB=AC,AD是底边BC上的中线,∠B、∠C的平分线交于H,求证:H到AB、BC、CA的距离相等。
证明:AB=AC,AD是BC边上中线。
∴AD平分∠ADC且AD⊥BC,而∠B、∠C的平分线交于H
∴H是△ABC内心,∴所以H到AB、BC、CA的距离相等。
六、利用全等三角形的性质证明线段相等
利用全等三角形证明线段相等是比较常用方法。如果两条线段分别在不同三角形中,它们所在三角形看似全等,或者通过简单处理看似全等,可以优先考虑此法。
[例6]如图6,C是线段AB上一点,△ACD和△BCE是等边三角形。求证:AE=BD。
证明:∵△ACB和△BCE都是等边三角形。
∴∠ACD=60°,∠BCE=60°,∠DCE=60°
∴∠ACE=∠ACD+∠DCE=120°
∠BCD=∠BCE+∠DCE=120°
∴AC=CD,CE=CB
∴△ACE≌△DCB(SAS)
∴AE=DB
总之:证明线段相等的方法还有很多,如利用平行四边形的性质、三角形中位线,中垂线等等,方法众多,不一一列举,教师应把握住几何证明题的关键、寻找有价值的解题方法,因势利导、另辟蹊径,从而提高学生的数学能力,为学生的成长奠定基础。
作者简介:徐耀辉,浙江省兰溪市外国语中学。
一、利用两三角形面积相等地,等底必等高,等高必等底证明
在三角形中需要证明等底或等高时,可以利用面积相等证明。
[例1]求证:等腰三角形两腰上的高相等。
证明:如图1,在等腰中,作BD⊥AC于D,CE⊥AB于E。
∵AB=AC,∴BD=CE
二、利用“直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半”证明线段相等
如果所证两线段所在的图形能构成直角三角形,并且可能构成斜边及斜边上的中线,用上面方法一时证不出来,可以考虑此法。
[例2]如图2,正方形ABCD中,E、F分别为AB、BC的中点,EC和DF相交于G,连接AG,求证:AG=AD。
证明:作DA、CE的延长线交于H。
∵ABCD是正方形,E是AB的中點
∴AE=BE,∠AEH=∠BEC,∠EBC=∠EAH=90°
∴△AEH≌△BEC(ASA)∴AH=BC,AD=AH
又∵F是BC的中点 ∴Rt△DFC≌Rt△CEB
∴∠DFC=∠CEB ∴∠GCF+∠GFC=∠ECB+∠CEB=90°
∴∠CGF=90 ∴DGH=∠CGF=90°
∴△DGH是Rt△ ∵AD=AH
∴AG=AD
三、利用等腰三角形三线合一证明线段相等
若要证明两条线段在同一直线上并且有共同端点,可以考虑此法。
[例3]如图3,已知△ABC为Rt△,D为,DEAC于E,DF⊥BC于F。求证:AE=CE,BF=CF。
证明:连结CD。
∵D为RtABC的斜边AB的中点
AD=CD=BD ∴△ADC与△CDB均为等腰三角形
又∵DE⊥AC,DF⊥BC
∴AE=CE,BF=CF.(等腰三角形底边上的高线平分底边)
四、利用等腰三角形的判定(等角对等边)证明线段相等
如果两条所证线段在同一三角形中,证全等一时难以证明,可以考虑用此法。
[例4]如图4,在△ABC中,∠ACB=90°,角平分线BE与高CD相于F,求证:CE=CF。
证明:在Rt△DBF与Rt△BCE中
∵∠DBF=∠CBF,∴∠DBF=∠CEF
又∵∠DBF=∠CFE, ∴∠CFE=∠CEF
∴CE=CF(等边对等角)
五、利用三角形内心性质证明线段相等
题中如有多条三角珙内角角平分线,可以考虑是不是能用内心的性质。
[例5]如图5,已知:△ABC中,AB=AC,AD是底边BC上的中线,∠B、∠C的平分线交于H,求证:H到AB、BC、CA的距离相等。
证明:AB=AC,AD是BC边上中线。
∴AD平分∠ADC且AD⊥BC,而∠B、∠C的平分线交于H
∴H是△ABC内心,∴所以H到AB、BC、CA的距离相等。
六、利用全等三角形的性质证明线段相等
利用全等三角形证明线段相等是比较常用方法。如果两条线段分别在不同三角形中,它们所在三角形看似全等,或者通过简单处理看似全等,可以优先考虑此法。
[例6]如图6,C是线段AB上一点,△ACD和△BCE是等边三角形。求证:AE=BD。
证明:∵△ACB和△BCE都是等边三角形。
∴∠ACD=60°,∠BCE=60°,∠DCE=60°
∴∠ACE=∠ACD+∠DCE=120°
∠BCD=∠BCE+∠DCE=120°
∴AC=CD,CE=CB
∴△ACE≌△DCB(SAS)
∴AE=DB
总之:证明线段相等的方法还有很多,如利用平行四边形的性质、三角形中位线,中垂线等等,方法众多,不一一列举,教师应把握住几何证明题的关键、寻找有价值的解题方法,因势利导、另辟蹊径,从而提高学生的数学能力,为学生的成长奠定基础。
作者简介:徐耀辉,浙江省兰溪市外国语中学。