證明三角形全等是解決線段與角相等或和、差、倍、分關(guān)系的重要方法,有時(shí)應(yīng)用“全等三角形”來解題時(shí),原圖中并不存在全等三角形,需要添加輔助線進(jìn)行構(gòu)造,這是我們學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)難點(diǎn).下面,就如何利用已有條件作輔助線構(gòu)造全等三角形和同學(xué)們進(jìn)行一些探索.
一、作旋轉(zhuǎn)圖形得全等
例1 如圖1,設(shè)點(diǎn)P是等邊△ABC內(nèi)的一點(diǎn),PB=6,PA=8,PC=10,則∠APB的度數(shù)是
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【分析】本題中的PB、PA、PC的長度分別為6、8、10,很容易讓我們想到直角三角形,又因?yàn)榈冗吶切沃蠦C、BA長度相等且有公共的端點(diǎn),所以可以運(yùn)用“旋轉(zhuǎn)法”構(gòu)造全等三角形來解決.
解:∵△ABC為等邊三角形,∴BA=BC.
可將△BPC繞點(diǎn)B逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°得△BEA,則△BEA≌△BPC,連EP,如圖1.
∴BE=BP=6,AE=PC=10,∠PBE=60°,
∴△BPE為等邊三角形,
∴PE=PB=6,∠BPE=60°.
在△AEP中,AE=10,AP=8,PE=6,
∴AE2=PE2+PA2,
∴△APE為直角三角形,且∠APE=90°,
∴∠APB=90°+60°=150°.
【方法點(diǎn)撥】本題的考點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)、等邊三角形的性質(zhì)以及全等三角形的性質(zhì).我們利用旋轉(zhuǎn)構(gòu)造全等三角形,將已知線段相對集中,組合成特殊的直角三角形,同時(shí)又產(chǎn)生了等邊三角形,再進(jìn)行等量代換解決了問題.
二、“截長”或“補(bǔ)短”得全等
例2 如圖2,在Rt△ABC中,∠B=90°,AB=CB,AD平分∠BAC交BC于D,求證:AC=AB+BD.
【分析】從結(jié)論出發(fā),要證明兩條線段之和等于第三條線段,就可以采取“截長補(bǔ)短”法.
證法一:如圖3所示,在AC上截取AE=AB,連接DE.
∵AD平分∠BAC,∴∠BAD=∠DAC.
在△ABD和△AED中,AB=AE,∠BAD=∠DAC,AD=AD,∴△ABD≌△AED(SAS),
∴∠AED=∠B=90°,BD=ED.
又∵AB=BC,∴∠C=45°,
∴∠EDC=∠C=45°,∴DE=CE,∴BD=CE,
∴AC=AE+EC=AB+BD.
證法二:如圖4所示,延長AB到E,使BE=BD,連接DE.
∵∠ABC=90°,AB=BC,BE=BD,
∴∠C=∠CAB=45°,∠E=∠EDB=45°,
∴∠C=∠E.
∵AD平分∠BAC,∴∠BAD=∠CAD,
又∵AD=AD,∴△ACD≌△AED(AAS),
∴AE=AC,∴AC=AB+BE=AB+BD.
【方法點(diǎn)撥】所謂“截長”,即在較長線段上截取一段等于兩條較短線段中的一條,再證明剩下的一段等于另一條線段;所謂補(bǔ)短,即把兩條短線段補(bǔ)成一條長線段,再證它與長線段相等.本題無論用哪種方法都是把證明線段和、差的問題轉(zhuǎn)化為證明線段相等問題.
三、作平行線得全等
例3 如圖5,已知在△ABC中,AB=AC,D在AB上,E在AC的延長線上,DE交BC于F,且DF=EF,求證:BD=CE.
圖5 圖6
【分析】過點(diǎn)D做DG∥AC,由平行我們得出一對同位角和一對內(nèi)錯(cuò)角的相等,再結(jié)合已知的相等線段以及題中隱含的對頂角,就順利構(gòu)造出了全等三角形.
證明:如圖6,過點(diǎn)D作DG∥AC交BC于G,
∴∠DGB=∠ACB,∠DGF=∠ECF,
又∵AB=AC,∴∠B=∠ACB,
∴∠B=∠DGB,∴DB=DG.
∵DF=EF,∠DFG=∠CFE,
∴△DGF≌△ECF,∴DG=CE.∴BD=CE.
【方法點(diǎn)撥】此題考查了等腰三角形的性質(zhì),全等三角形的判定與性質(zhì).題中原來有一對相等的線段以及一對對頂角,所以依托這兩個(gè)條件可以思考再增加什么條件可構(gòu)成全等三角形,故想到作平行線構(gòu)造相等的角可證得.
四、倍長中線得全等
例4 如圖7,已知在△ABC中,AD是BC邊上的中線,E是AD上一點(diǎn),且BE=AC,延長BE交AC于F,求證:AF=EF.
【分析】如圖8,延長中線至點(diǎn)G,使DG=AD,再連接BG,這樣就可以用“SAS”證明△ADC與△GDB全等,接下來問題就明朗了.
證明:延長AD到G,使得DG=AD,
∵AD是△ABC的中線,∴BD=CD,
又∵∠BDG=∠CDA,
∴△ADC≌△GDB(SAS),
∴BG=AC,∠CAD=∠G,
∵BE=AC,∴BE=BG,∴∠G=∠BEG.
又∵∠BEG=∠AEF,∴∠G=∠AEF,
∴∠CAD=∠AEF,∴AF=EF.
【方法點(diǎn)撥】題中若有中線,可以考慮將中線延長一倍來構(gòu)造全等三角形,從而將分散的條件集中,這種方法通常稱為“中線倍長法”.本題還考查了等腰三角形的性質(zhì)和判定,可見綜合運(yùn)用三角形知識思考問題非常重要.見中點(diǎn)構(gòu)造全等三角形應(yīng)根據(jù)具體的條件進(jìn)行選擇,也不能一味模仿應(yīng)用.
(作者單位:揚(yáng)州大學(xué)附屬中學(xué)東部分校)