辅助线的妙用

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  在解决梯形问题时,常根据条件添加辅助线,使一些分散的条件适当集中,把梯形问题转化为较简单的三角形或平行四边形问题解决.常用的策略如下:
  
  一、延长两腰
  延长梯形的两腰,使它们交于一点,构造三角形,利用三角形的有关性质解题.
  典例1 如图1,已知梯形ABCD,AD∥BC,AB⊥AC,BA=AD=DC.
  求证:BC=2AD.
  【解析】延长两腰交于点E,由于∠BCA=∠CAD=∠ACD,AB⊥AC,
  ∴AC是△BCE的对称轴,
  ∴BC=CE,AE=AB.
  ∵AD∥BC,
  ∴∠EAD=∠EDA,
  ∴EA=ED=AB=CD,
  故BC=CE=CD+DE=2AD.
  【归纳整理】本题证明线段的倍数关系,由等腰梯形上、下底平行条件及对角线垂直于腰的已知条件,联想到造轴对称图形,从而通过添加辅助线,使问题得到解决.
  
  二、平移对角线
  平移对角线,一般是过底的一个端点作一条对角线的平行线,与另一底的延长线相交,得到一个平行四边形和三角形,把梯形问题转化为平行四边形和三角形问题解决.
  典例2如图2,在梯形ABCD中,AD∥BC,AC=BD.
  求证:AB=CD.
  【解析】过D作对角线AC的平行线交BC的延长线于E.易证四边形ACED是平行四边形,从而DE=AC.又因为AC=BD,由梯形的判定定理可知,梯形ABCD是等腰梯形,即AB=CD.
  【归纳整理】通过平移将两条对角线移到一个三角形中,从而使分散的条件在聚集在一个三角形中,使问题易于解决.
  三、作梯形的高
  从梯形上底的两端向下底引垂线,可以得到一个矩形和两个直角三角形.
  【归纳整理】本题通过作高构造等腰直角三角形,从而得出高等于“两底差的一半”.
  四、平移梯形的腰
  平移梯形的一腰或两腰,使梯形的腰、两底角等转移到一个三角形中,同时还得到平行四边形.
  【归纳整理】本题将梯形的两腰平移到一个三角形中,构造直角三角形,从而使问题得到解决.而过一腰的端点作另一腰的平行线也是常用的辅助线.
  
  五、构造中心对称图形
  取一梯形腰的中点,连结顶点和这个中点并延长,使之与对边的延长线相交,可得中心对称图形.
  典例5如图5,在梯形ABCD中,AB∥DC,CE、BE分别平分∠C和∠B,E为AD中点.
  求证:AB+DC=BC.
  【解析】要证明AB+DC=BC,可以利用E为AD中点,延长CE,与BA的延长线交于F,即得到△DEC关于点E的中心对称△AEF,由中心对称图形的性质得CD=FA,CE=EF.
  ∴BE是线段CF的垂直平分线.
  ∴BC=BF=BA+AF,
  ∴BC=AB+CD.
  【归纳整理】通过添加辅助线后,构成中心对称图形,沟通了BC、BA与CD的联系,由线段垂直平分线性质得出BC=BF,从而使问题得到解决.
  
  六、补成平行四边形
  典例6如图6,梯形ABCD中,AB∥CD,M为腰BC的中点.
  【解析】△AMD与梯形ABCD的面积关系不明显,如果利用梯形特点把它补成如图所示的平行四边形,它们之间的关系就清晰了.
  延长BA,使AF=CD,延长CD,使DE=AB;则BF∥CE,BF=CE,则四边形BCEF是平行四边形.P为EF的中点,连结∵MN∥AB,M是BC中点,
  ∴N为AD中点且是PM中点.
  ∴四边形AMDP是平行四边形,
  ∴S△AMD=S△APN,
  【归纳整理】将梯形补成平行四边形,使各种关系明显、直观,解题思路更清晰.
  
  七、构造三角形或一般四边形
  典例7如图7,有一块梯形状的土地,现要平均分给两个农户种植(即将梯形的面积两等分),试设计两种方案,并给予合理的解释.
  【归纳整理】对于简单的图形可直观地进行分割,而对于稍复杂的题目,则要通过计算或是转化为三角形来解决.
  【解析】:设梯形上、下底分别为a、b,高为h.
  方案三:如图10,连结AC,取AC的中点E,连结BE、ED,则图中阴影部分的面积等于梯形ABCD的面积的一半.
  分析此方案可知:
  ∵AE=EC,
  ∴S△AEB=S△EBC,S△AED=S△ECD,
  ∴S△AEB+S△AED=S△EBC+S△ECD .
  【归纳整理】图形分割是历年来各省市的中考试题的一个重要考点也是难点之一.它除了考查基础知识(如图形的面积计算)外,还能较好地考查观察、分析、创新能力.
  通过以上讲解可以看出,添加辅助线有助于把复杂的图形分解为简单的图形,把复杂的问题分解为若干简单问题,把不规则图形转化为规则图形,有利于挖掘隐含条件,建立新的关系,使原题转化为容易解决的问题.
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