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平时学习中,大家都要做大量的习题,其中不少习题的解法具有多样性,题目本身具有典型性、发展性,对这些问题的图形和条件进行一些变化,就会产生一个个颇具思维含量的考试题.下面对一道有关平行线问题进行多角度求解,并进行变式训练,以发展同学们的思维能力.
图1
题目:如图1,已知AB∥CD,BE平分∠ABC,CE平分∠BCD,射线BE与CE交于E.
求证:BE⊥CE.
分析1:由角平分线的定义易得∠ 1、∠2与∠BCD、∠ABC之间的倍分关系,再利用“两直线平行,同旁内角互补”的结论进行整体代换,即可解决问题.
解法1:整体转化法
因为BE平分∠ABC,
所以
∠2=12∠ABC
(角平分线的定义),
同理∠1=12∠BCD,
所以∠1+∠2=12(∠BCD+∠ABC)(等式性质).
又AB∥CD,
所以∠BCD+∠ABC=180°(两直线平行,同旁内角互补),
所以∠1+∠2=12×180°=90°(等量代换).
所以∠E=180°-(∠1+∠2)=180°-90°=90°(三角形的内角和等于180°).
即BE⊥CE(垂直的定义).
点评:解法1综合运用的知识点有:角平分线定义、垂直定义、平行线的性质、等式性质、等量代换、三角形内角和等,运用的数学思想方法是整体代换和转化思想.
分析2:作平行线把∠E分成两个角,并将这两个角与∠1、∠2联系起来,进行有效转化.
图2
解法2:分解转化法
如图2,过点E作EF∥AB交BC于F,又AB∥CD,
所以AB∥EF∥CD(平行线的传递性),
所以∠BEF=∠ABE=∠2=12∠ABC (平行线的性质、角平分线的定义)
所以∠FEC=∠ECD=∠1=12∠BCD(同上),
所以∠BEC=∠BEF+∠FEC=
12(∠ABC+∠BCD)(等量代换),
又由AB∥CD知∠ABC+∠BCD=180°(两直线平行,同旁内角互补),
所以∠BEC=12×180°=90° (等量代换).
即BE⊥CE(垂直的定义).
点评:解法2运用作平行线的方法把∠E分成两个角,并运用平行线的性质和等量代换解题.运用的数学思想方法是分解思想(即化整为零)和转化思想.
变式1:在原图基础上,增加另一组同旁内角的平分线.
图3
例1(2012年安徽中考题)如图3,已知AB∥CD,BE、CE、BF、CF分别是∠ABC、∠BCD、∠NCB、∠MBC的角平分线,BC不与ND垂直,则图中与∠FBE相等的角共有 个.
解析:由原命题的解答可知∠E=90
°,同理可得:∠F=90°; 又
∠FBE=∠FBC+∠CBE=
12(∠MBC+∠CBA)=
12×180°=90°,
同理可得
∠FCE=90°.因此∠FBE=∠E=∠F=∠FCE=90°.
即与∠FBE相等的角共有3个.
变式2:在原图基础上,增添两个相等的角或一组平行线.
图4
例2(2012年希望杯试题)如图4,∠GEF与∠DFE的角平分线交于点H,AB∥CD,∠B=∠D.
求证:EH⊥HF.
证明:因为AB∥CD,
所以∠A=∠C(两直线平行,内错角相等),
又∠B=∠D, 所以∠AEB=∠DFC(三角形内角和),
又∠AEB=∠GEF,∠DFC=∠MFE(对顶角相等),
所以∠GEF=∠MFE(等量代换),
所以EG∥FD(内错角相等,两直线平行),
则∠GEF+∠EFD=180° (两直线平行,同旁内角互补),
又EH、FH为角平分线,
所以∠HEF+∠EFH=12(∠GEF+∠EFD)=
12×180°=90°(角平分线的定义),
即BE⊥CE(垂直定义).
[杭州市滨江区梦航教育 (310051)]
图1
题目:如图1,已知AB∥CD,BE平分∠ABC,CE平分∠BCD,射线BE与CE交于E.
求证:BE⊥CE.
分析1:由角平分线的定义易得∠ 1、∠2与∠BCD、∠ABC之间的倍分关系,再利用“两直线平行,同旁内角互补”的结论进行整体代换,即可解决问题.
解法1:整体转化法
因为BE平分∠ABC,
所以
∠2=12∠ABC
(角平分线的定义),
同理∠1=12∠BCD,
所以∠1+∠2=12(∠BCD+∠ABC)(等式性质).
又AB∥CD,
所以∠BCD+∠ABC=180°(两直线平行,同旁内角互补),
所以∠1+∠2=12×180°=90°(等量代换).
所以∠E=180°-(∠1+∠2)=180°-90°=90°(三角形的内角和等于180°).
即BE⊥CE(垂直的定义).
点评:解法1综合运用的知识点有:角平分线定义、垂直定义、平行线的性质、等式性质、等量代换、三角形内角和等,运用的数学思想方法是整体代换和转化思想.
分析2:作平行线把∠E分成两个角,并将这两个角与∠1、∠2联系起来,进行有效转化.
图2
解法2:分解转化法
如图2,过点E作EF∥AB交BC于F,又AB∥CD,
所以AB∥EF∥CD(平行线的传递性),
所以∠BEF=∠ABE=∠2=12∠ABC (平行线的性质、角平分线的定义)
所以∠FEC=∠ECD=∠1=12∠BCD(同上),
所以∠BEC=∠BEF+∠FEC=
12(∠ABC+∠BCD)(等量代换),
又由AB∥CD知∠ABC+∠BCD=180°(两直线平行,同旁内角互补),
所以∠BEC=12×180°=90° (等量代换).
即BE⊥CE(垂直的定义).
点评:解法2运用作平行线的方法把∠E分成两个角,并运用平行线的性质和等量代换解题.运用的数学思想方法是分解思想(即化整为零)和转化思想.
变式1:在原图基础上,增加另一组同旁内角的平分线.
图3
例1(2012年安徽中考题)如图3,已知AB∥CD,BE、CE、BF、CF分别是∠ABC、∠BCD、∠NCB、∠MBC的角平分线,BC不与ND垂直,则图中与∠FBE相等的角共有 个.
解析:由原命题的解答可知∠E=90
°,同理可得:∠F=90°; 又
∠FBE=∠FBC+∠CBE=
12(∠MBC+∠CBA)=
12×180°=90°,
同理可得
∠FCE=90°.因此∠FBE=∠E=∠F=∠FCE=90°.
即与∠FBE相等的角共有3个.
变式2:在原图基础上,增添两个相等的角或一组平行线.
图4
例2(2012年希望杯试题)如图4,∠GEF与∠DFE的角平分线交于点H,AB∥CD,∠B=∠D.
求证:EH⊥HF.
证明:因为AB∥CD,
所以∠A=∠C(两直线平行,内错角相等),
又∠B=∠D, 所以∠AEB=∠DFC(三角形内角和),
又∠AEB=∠GEF,∠DFC=∠MFE(对顶角相等),
所以∠GEF=∠MFE(等量代换),
所以EG∥FD(内错角相等,两直线平行),
则∠GEF+∠EFD=180° (两直线平行,同旁内角互补),
又EH、FH为角平分线,
所以∠HEF+∠EFH=12(∠GEF+∠EFD)=
12×180°=90°(角平分线的定义),
即BE⊥CE(垂直定义).
[杭州市滨江区梦航教育 (310051)]