與中點(diǎn)有關(guān)的輔助線作法例析
安徽省利辛縣教育局督導(dǎo)室 夏 飛
線段的中點(diǎn)是幾何圖形中的一個(gè)特殊點(diǎn).在解決與中點(diǎn)有關(guān)的問題時(shí),如果能適當(dāng)?shù)靥砑虞o助線、巧妙地利用中點(diǎn),則是處理中點(diǎn)問題的關(guān)鍵.但由于含有中點(diǎn)條件問題的輔助線的作法靈活,不少同學(xué)難以掌握。下面就針對(duì)中點(diǎn)問題舉例談?wù)剮追N添加輔助線的方法.
一、遇到中點(diǎn)找中點(diǎn)
這種方法常用于解決三角形和梯形的有關(guān)問題,主要是連接兩個(gè)中點(diǎn)作中位線,并利用其性質(zhì).因此,在三角形中,已知三角形兩邊中點(diǎn),連結(jié)兩個(gè)中點(diǎn),即可構(gòu)造三角形的中位線;在梯形中,已知梯形兩腰中點(diǎn),連結(jié)兩個(gè)中點(diǎn),即可構(gòu)造梯形的中位線.
例1:如圖1,,E、F分別為BC、AD的中點(diǎn),射線BA、EF交于點(diǎn)G,射線CD、EF交于點(diǎn)H.求證:.
分析:連接AC,并取其中點(diǎn)P,構(gòu)造△PEF,證明,再利用中位線的性質(zhì)即可得證.
證明:連接AC,取AC的中點(diǎn)P,連接PE、PF.
∵E為BC的中點(diǎn),∴PE∥AB,,
同理PF∥CD,.
∵,∴,,
由PE∥AB ,得,
由PF∥CD,得.
說明:已知三角形一邊的中點(diǎn)或梯形一腰的中點(diǎn),常過中點(diǎn)作中位線.
二、遇到中點(diǎn)作中線
這種方法常用于解決直角三角形或等腰三角形的有關(guān)問題,主要是運(yùn)用直角三角形斜邊上的中線或等腰三角形底邊上的中線性質(zhì).因此,遇到直角三角形斜邊上的中點(diǎn)或等腰三角形底邊上的中點(diǎn),應(yīng)聯(lián)想到作中線.
例2:如圖2,△ABC中,,AD為高,E為BC的中點(diǎn),求證:.
分析:在△ABC中,出現(xiàn)了Rt△ADC和Rt△ADB這兩個(gè)直角三角形;又因?yàn)?/span>E為BC的中點(diǎn),即題目中有中點(diǎn)與直角三角形的條件.按照“遇到中點(diǎn)找中點(diǎn)”的方法,可取Rt△ADC斜邊AC的中點(diǎn)F(或AB的中點(diǎn)),連接EF,即得△ABC的中位線;再依據(jù)“遇到中點(diǎn)作中線”的方法,連接DF,即得到Rt△ADC斜邊AC上的中線,然后只要證明即可.
證明:取AC的中點(diǎn)F,連接EF、DF.
∵E、F分別為BC、AC的中點(diǎn),∴EF∥AB,.
∵AD是高,∴△ADC是直角三角形.
又∵F為斜邊AC的中點(diǎn),∴,.
由EF∥AB,得.
又∵,∴.
∴.
說明:若一點(diǎn)是直角三角形斜邊的中點(diǎn)或等腰三角形底邊的中點(diǎn),則應(yīng)常想到作中線.
三、遇到中點(diǎn)倍長(zhǎng)線段
這種方法是指:若圖中出現(xiàn)由中點(diǎn)引出的線段,則應(yīng)常想到成倍延長(zhǎng)這一線段,可為解題提供更為廣闊的思路.
例3:如圖3,在△ABC中,已知D為BC邊中點(diǎn),FD⊥ED于點(diǎn)D,交AB、AC于點(diǎn)F、E.求證:.
分析:待證的線段BF、CE、EF之間沒有明顯關(guān)系。但點(diǎn)D是BC邊的中點(diǎn),故應(yīng)考慮倍長(zhǎng)ED(倍長(zhǎng)FD也可) 到點(diǎn)G,連結(jié)BG、FG,則:△BGD≌△CED,所以,又因?yàn)?/span> FD⊥ED ,則,這樣就把 BF、CE、EF轉(zhuǎn)移到了△BFG中,再利用三角形三邊關(guān)系即可證得結(jié)論.
證明:延長(zhǎng)ED到G,使.
∵點(diǎn)D是BC邊的中點(diǎn),∴,
又∵,
∴△BGD≌△CED,
∴;
在△FGE中,
∵,FD⊥ED,∴,
在△FGE中,,
∴.
說明:“倍長(zhǎng)線段”法在解題過程中有著很重要的作用,通過倍長(zhǎng)相應(yīng)的線段,再結(jié)合相應(yīng)的條件 可得到全等三角形,從而可轉(zhuǎn)移邊、角.但須注意它的使用前提是已知條件中存在著線段的中點(diǎn).
四、遇到中點(diǎn),且結(jié)論為比例式時(shí),常過中點(diǎn)作平行線
在解決有些幾何問題中,盡管遇到了中點(diǎn),但要證明的結(jié)論是比例式,此時(shí)可考慮過中點(diǎn)作平行線.
例4:如圖4,過△ABC的頂點(diǎn)C任作一直線,與邊AB及中線AD分別交于點(diǎn)F、E.
求證:.
分析:AD是中線,則D為BC的中點(diǎn),要證明的結(jié)論為比例式,且AE、ED又不在一個(gè)三角形內(nèi),為此,可過D點(diǎn)作DM∥AB,可知DM是△BFC的中位線.則有.同時(shí)又可證得△AEF∽△DME,則有,接下去利用等量代換即可證得結(jié)論成立.
證明:過點(diǎn)D作DM∥AB交CE于M,則:
.
∵,DM∥AB,
∴,DM是△BCF的中位線,
∴.
在△AEF與△DME中,
,
,
∴△AEF∽△DME,
∴,
∴,
即.
[注:此例也可按照“遇到中點(diǎn)找中點(diǎn)”的方法,取FC的中點(diǎn)M,然后連接DM.]
說明:中點(diǎn)是圖形中的特殊點(diǎn),中線、中位線是三角形中的特殊線段,在解題中,如果能靈活運(yùn)用與它們相關(guān)的性質(zhì),巧作輔助線,可使許多問題迅速得到解決.
五、遇到線段垂直平分線上的點(diǎn),則常將這一點(diǎn)與線段的端點(diǎn)連接起來
由于“線段垂直平分線上的點(diǎn),到線段兩端點(diǎn)的距離相等”,所以可根據(jù)這一性質(zhì)定理,若遇到線段垂直平分線上的點(diǎn),則常將這一點(diǎn)與線段的端點(diǎn)連接起來,往往可使問題變得簡(jiǎn)便,從而順利證得結(jié)論成立.
例5、如圖5,設(shè)P是等邊△ABC的BC邊上任一點(diǎn),連接AP,作AP的中垂線交AB、AC于M、N.求證:.
分析:連接PM、PN.因?yàn)?/span>MN是AP的中垂線,所以,,則△MPN≌△MAN,于是有.
又由于,可得:,于是有△BPM∽△CNP,于是可證得.
證明:連接PM、PN.
在△MPN與△MAN中,
∵MN是AP的中垂線,
∴,,
MN是公共邊,
∴△MPN≌△MAN(SSS),
∴,
∴,
從上述幾例含有中點(diǎn)條件的問題可以看出,在三角形中,如果已知一點(diǎn)是三角形某一邊上的中點(diǎn),或題中已知條件出現(xiàn)了中點(diǎn)與其它條件的組合,則要由中點(diǎn)聯(lián)想到作三角形的中線、中位線,或加倍延長(zhǎng)線段等方法添加輔助線,然后依據(jù)相關(guān)性質(zhì),通過探索,即可迅速找到解決問題的途徑或方法. |
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