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全等三角形是八年级数学内容中重要的章节,也是初中几何中的重要内容,中考对全等三角形的要求比较高,并且三角形全等的应用也比较广泛,主要用于证明几何问题中线段相等,线段之间的数量关系等问题.不过,往往在应用全等三角形的时候会出现各种各样的难点,甚至有时候要构造三角形全等,进而达到证明线段相等的目的.
弄清了构造三角形全等的证题思路后,还要注意一些比较难的证明问题,只要作出合适的辅助线使得三角形全等,把条件和问题结合起来,再进行等量代换,就可以达到解决问题的目的了.下面举例说明几种常见的构造方法,供大家证题时使用.
一、截长补短法
当题目条件或结论中出现a=b+c的类型时,首要考虑截长补短方法.
例1 如图1,已知在△ABC中,∠B=60°,其中AD、CE分别为∠BAC、∠ACB的平分线,且AD与CE交于点F.
求证:AC=AE+CD.
分析:从结论上来看,属于a=b+c类型,考虑截长补短方法,难点在于使用过程中60°角的应用.
证法一:截长法
辅助线说明:图2中,在AC上截取AG=AE,连接FG,然后只需证明CG=CD即可.
在△AEF和△AGF中
所以△AEF≌△AGF(SAS).
所以FE=FG,∠AEF=∠AGF.
所以∠BEF=∠CGF.
又因为∠BEC=∠BAC+∠ACE=∠BAD+(∠DAC+∠ACE)=∠BAD+60°,∠ADC=∠B+∠BAD=∠BAD+60°,
所以∠FDC=∠FGC.
在△CFD和△CFG中,
所以△CFD≌△CFG(AAS).
所以CD=CG,
所以AC=AE+CD.
证法二:补短法
图3中,延长AB到G点,使AG=AC,连接FG,只需证明△FEG≌△FDC,即EG=DC.
在△AFG和△AFC中,
所以△AFG≌△AFC(SAS).
所以∠G=∠ACF,FG=FC.
又因为∠B=60°,
所以∠GEF=∠FDC.
在△GEF和△CDF中,
所以△GEF≌△CDF(AAS).
所以EG=DC.
所以AE+CD=AC.
总结:截长补短是辅助线重要的作法,其中必定出现全等三角形,但要注意条件的结合,有时候两种方法只能用其一.
二、平行线法
例2 如图4,已知△ABC中,AB=AC,D为AC延长线上一点,E为AB上一点,且BE=CD,连接DE交BC于点F.
求证:DF=EF.
分析:证明两条线段相等,首要考虑全等三角形.考虑DF和EF所在的三角形出现全等,且DF和EF是对应边即可.
证法一:如图5,作辅助线EM//AC交BC于点M.
因为AB=AC,
所以∠B=∠ACB.
因为EM//AC,EB=CD,
所以∠EMB=∠ACB,EM=CD,所以∠EMF=∠DCF.
在△EMF和△DCF中,
所以△EMF≌△DCF(AAS).
所以EF=FD.
证法二:如图6,作辅助线DM//AB,交BC的延长线于M,只需证明△EBF≌△DMF.
证法与证法一相同,以下略.
证法三:如图7,作EM⊥BC于点M,DN⊥BC交BC的延长线于点N,只需证明△EFM≌△DFN即可,证明过程略.
总结:证明线段相等时,观察线段所在的三角形全等,或者满足两组条件对应相等,这时只需再构造出第三组条件相等即可,但要注意辅助线的说明要适当.
三、倍长中线法如果题目条件有中点,可延长中线一倍,构造出全等三角形,从而将条件和结论结合在一起.
例3 如图8,已知在△ABC中,D为BC的中点,E为BD的中点,且AB=BD.
求证:AC=2AE.
分析:结论特点:一条线段=另一条线段的2倍.题目中有中点,可考虑倍长中线法.
证法一:如图9,延长AE至点F,使得AE=EF,连接BF,
显而易见,△BEF≌△DEA(SAS),所以BF=AD,∠ADE=∠FBE,所以BF//AD.
又因为AB=BD,BD=DC,
所以∠BAD=∠BDA,AB=DC.
又因为∠BAD+∠ABF=180°,∠ADC+∠ADB=180°,
所以∠ABF=∠ADC.
在△FBA和△ADC中,
所以△FBA≌△ADC(SAS).
所以AC=AF=2AE.
证法二:作辅助线延长AE到点F,使得AE=EF,连接DF.
以下证明方法与证法一相同,过程略.
总结:中点是几何证明题中重要的条件,往往和全等三角形密不可分,倍长中线法的用处非常常见,一定要认真去掌握.
以上是常见的构造全等三角形的三种情况,应用环境非常经典,我们要注意每种方法所应用的条件,同时也要注意辅助线的说法,往往说法不同,结果相差甚远.
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