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研究图形,不能只记忆书本上的几条定理,应该将例题、习题中反映的性质也纳入自己的知识库.解决问题的工具是什么?是图形的性质定理和判定定理.你手中的工具越多,分析问题和解决问题的速度就越快越准确.建议同学们将学过的图形进行知识梳理,将它们在各个场合反映出来的性质都整理出来,并深刻理解记忆.本文举一个用这类知识解题和研究问题的例子,供同学们学习时参考.
命题:等腰三角形底边上(或其延长线上)的任意一点,到两腰上的距离之和(或差)等于一腰上的高.
已知:如图1,在△ABC中,AB=AC,D是底边BC上的任意一点,DE⊥AB于E点,DF⊥AC于F点,BG是腰AC上的高.
求证:BG=DE+DF.
证明:连接AD.
∵S△ABC =S△ABD +S△ACD,
∴ AC•BG= AB•DE+ AC•DF.
∵AB=AC,
∴ AC•BG= AC•DE+ AC•DF.
即AC•BG=AC•(DE+DF).
∴BG=DE+DF.
即DE+DF是一个定值,它等于腰上高的长.
如图2,在△ABC中,已知AB=AC,D是底边BC延长线上的任意一点,DE⊥AB于E点,DF⊥AC的延长线于F点,CG是腰AB上的高,则有DE-DF=CG.(请同学们完成证明)
即DE-DF是一个定值,它等于腰上高的长.
例1 如图3,在矩形ABCD中,O是對角线AC,BD的交点,AB=3,AD=4,P是AD边上的一个动点,且PE⊥AC于E点,PF⊥BD于F点,则PE+PF=.
分析: 因为四边形ABCD是矩形,所以△OAD是等腰三角形,P点恰好是底边AD上的任意一点,且PE⊥AC于E点,PF⊥BD于F点,根据命题,可得PE+PF等于腰OD上的高AG.在Rt△ABD中,利用面积就能求出AG的长.
解:作AG⊥BD于G点.
在Rt△ABD中,BD= = =5.
∵△ABD是直角三角形,且AG是斜边BD上的高,
∴S△ABD = AB•AD= BD•AG,AG= = .
由四边形ABCD为矩形,可知OA=OD,即△OAD为等腰三角形.
∵P是底边AD上的任意一点,且PE⊥AC于E点,PF⊥BD于F点,
∴PE+PF=AG.即PE+PF= .故填 .
例2 如图4,在△ABC中,已知∠A=90°,D是AB上一点,且BD=CD,过CB延长线上的任意一点P,作PE⊥AB的延长线于E点,PF⊥CD的延长线于F点.已知AD∶DB=1∶3,BC=4 ,求PF-PE的值.
分析: 显然△CDB为等腰三角形,P恰好是底边CB延长线上的任意一点,且PE⊥DB的延长线于E点,PF⊥CD的延长线于F点.根据命题,可得PF-PE等于腰BD上的高AC.在Rt△ACD中,利用勾股定理表示出AC与AD的关系,再在Rt△ACB中利用勾股定理,即可求AC的长.
解:设AD=x,则BD=CD=3x.
在Rt△ACD中,AC2=CD2-AD2=9x2-x2=8x2.
在Rt△ACB中,AB2+AC2=BC2,即(4x)2+8x2=(4 )2.
解得x=2(负值已舍去).所以AC=2 x=4 .
由BD=CD,知△CDB为等腰三角形.
根据命题,可得PF-PE等于AC的长,即PF-PE=4 .
点评:这类从习题中总结出来的命题,考试中可能不能当定理使用,但对于分析图形作用很大.等腰三角形还有其他性质,比如,等腰三角形两底角的平分线相等,两腰上的高相等,两腰上的中线相等,底边中点到两腰上的垂线段相等,等等.
练习题
1. 如图5,在△ABC中,已知∠BAC=150°,AB=AC=4 cm,D是底边BC延长线上的任意一点,且DE⊥BA的延长线于E点,DF⊥AC的延长线于F点,则DE-DF=.
(答案:2 cm)
2. 如图6,已知正方形ABCD的边长为2 cm,以B为圆心,BC长为半径画弧,交对角线BD于E点,连接CE. P是CE上的任意一点,且PM⊥BD于M点,PN⊥BC于N点,则PM+PN=.(答案:cm)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
命题:等腰三角形底边上(或其延长线上)的任意一点,到两腰上的距离之和(或差)等于一腰上的高.
已知:如图1,在△ABC中,AB=AC,D是底边BC上的任意一点,DE⊥AB于E点,DF⊥AC于F点,BG是腰AC上的高.
求证:BG=DE+DF.
证明:连接AD.
∵S△ABC =S△ABD +S△ACD,
∴ AC•BG= AB•DE+ AC•DF.
∵AB=AC,
∴ AC•BG= AC•DE+ AC•DF.
即AC•BG=AC•(DE+DF).
∴BG=DE+DF.
即DE+DF是一个定值,它等于腰上高的长.
如图2,在△ABC中,已知AB=AC,D是底边BC延长线上的任意一点,DE⊥AB于E点,DF⊥AC的延长线于F点,CG是腰AB上的高,则有DE-DF=CG.(请同学们完成证明)
即DE-DF是一个定值,它等于腰上高的长.
例1 如图3,在矩形ABCD中,O是對角线AC,BD的交点,AB=3,AD=4,P是AD边上的一个动点,且PE⊥AC于E点,PF⊥BD于F点,则PE+PF=.
分析: 因为四边形ABCD是矩形,所以△OAD是等腰三角形,P点恰好是底边AD上的任意一点,且PE⊥AC于E点,PF⊥BD于F点,根据命题,可得PE+PF等于腰OD上的高AG.在Rt△ABD中,利用面积就能求出AG的长.
解:作AG⊥BD于G点.
在Rt△ABD中,BD= = =5.
∵△ABD是直角三角形,且AG是斜边BD上的高,
∴S△ABD = AB•AD= BD•AG,AG= = .
由四边形ABCD为矩形,可知OA=OD,即△OAD为等腰三角形.
∵P是底边AD上的任意一点,且PE⊥AC于E点,PF⊥BD于F点,
∴PE+PF=AG.即PE+PF= .故填 .
例2 如图4,在△ABC中,已知∠A=90°,D是AB上一点,且BD=CD,过CB延长线上的任意一点P,作PE⊥AB的延长线于E点,PF⊥CD的延长线于F点.已知AD∶DB=1∶3,BC=4 ,求PF-PE的值.
分析: 显然△CDB为等腰三角形,P恰好是底边CB延长线上的任意一点,且PE⊥DB的延长线于E点,PF⊥CD的延长线于F点.根据命题,可得PF-PE等于腰BD上的高AC.在Rt△ACD中,利用勾股定理表示出AC与AD的关系,再在Rt△ACB中利用勾股定理,即可求AC的长.
解:设AD=x,则BD=CD=3x.
在Rt△ACD中,AC2=CD2-AD2=9x2-x2=8x2.
在Rt△ACB中,AB2+AC2=BC2,即(4x)2+8x2=(4 )2.
解得x=2(负值已舍去).所以AC=2 x=4 .
由BD=CD,知△CDB为等腰三角形.
根据命题,可得PF-PE等于AC的长,即PF-PE=4 .
点评:这类从习题中总结出来的命题,考试中可能不能当定理使用,但对于分析图形作用很大.等腰三角形还有其他性质,比如,等腰三角形两底角的平分线相等,两腰上的高相等,两腰上的中线相等,底边中点到两腰上的垂线段相等,等等.
练习题
1. 如图5,在△ABC中,已知∠BAC=150°,AB=AC=4 cm,D是底边BC延长线上的任意一点,且DE⊥BA的延长线于E点,DF⊥AC的延长线于F点,则DE-DF=.
(答案:2 cm)
2. 如图6,已知正方形ABCD的边长为2 cm,以B为圆心,BC长为半径画弧,交对角线BD于E点,连接CE. P是CE上的任意一点,且PM⊥BD于M点,PN⊥BC于N点,则PM+PN=.(答案:cm)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”