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例.已知AC平分∠BAD,CE⊥AB,∠B+∠D=180°,求证:AE=AD+BE.
【整体思路分析】
(1)出现线段的和差关系,先用“截长补短”的方法,把等式中的和或差转化掉,把和差关系转化成线段“一对一”的等量关系,再利用全等知识证明;
(2)由题可知:线段AE是“长”,线段AE、BE是“短”,转化角度有两种:①在“长边”AE上截取一段,使该线段等于“短边”的AD或BE;②延长“短边AD”,使延长的线段等于BE的长;这样,即可把所求结论中的“AE=AD+BE”,通过等式性质,转化成形如“AD=?或BE=?或AE=?”,再利用三角形全等性质即可解题
【具体证明思路步骤】
(1)“截长思路”
①在AE上截取一段EF,使EF=BE;则AE=AD+BE就变形成了AF+EF=AD+BE,由于EF=BE,则只需证明AF=AD即可,只需证△ADC≌△AFC即可,结合题目条件,容易找到以下全等条件:由AC是角平分线可得的∠1=∠2;公共边AC=AC;还缺一个全等条件,一定与未用过的已知条件“∠B+∠D=180°”及“EF=BE”所隐藏的条件有关;由已作的BE=EF;由CE⊥AB可得的∠CEF=∠CEB=90°;由公共边CE=CE,SAS易证△CEF≌△CEB,可得∠B=∠4,由∠B+∠D=180°、∠4+∠3=180°,利用“等角的补角相等”这一性质可得∠D=∠3,由AAS易证△ADC≌△AFC,则AD=AF;
②在AE上截取一段AF,使AF=AD;则AE=AD+BE就变形成了AF+EF=AD+BE,由于AD=AF,则只需证明EF=BE即可,只需证△CEF≌△CFB即可,结合题目条件,容易找到以下全等条件:由CE⊥AB可得的∠CEF=∠CEB=90°;由公共边CE=CE;还缺一个全等条件,一定与未用过的已知条件“∠B+∠D=180°”及“AD=AF”所隐藏的条件有关;由已作的AD=AF; 由AC是角平分线可得的∠1=∠2;公共边AC=AC;SAS易证△DAC≌△EAC,可得∠D=∠3,由∠B+∠D=180°、∠4+∠3=180°,利用“等角的补角相等”这一性质可得∠B=∠4,由AAS易证△CEF≌△CEB,则EF=EB;
附:以上两种证明思路,均属于“截长思路”,截取的线段可以等于两条“短边”中的任意一条,证明过程只有先后顺序之别,实质是相同的,都需要证两次三角形全等;
(2)“补短思路”
①“补短边AD”,如图2. 为了能利用到CE⊥AB这个已知条件,故“补短”的方法是:作CF⊥AD,这样,由∠1=∠2、∠F=∠AEC=90°、AC=AC可证△AFC≌△AEC,可得CF=CE,AE=AF=AD+DF,只需证DF=BE即可。按①或②的思路可得∠3=∠B,再加上CF=CE、∠F=∠CEB=90°,AAS便可证△CFD≌△CEB,可得DF=BE;
②“补短边BE”,如图3. 为了能利用到CE⊥AB这个已知条件,故“补短”的方法是:延长AE到F,使AE=EF,这样,由AE=EF、∠CEA=∠CEF=90°、CE=CE可证△AEC≌△FEC,可得AC=CF,∠2=∠F.现在只需证AD=BF即可。按①或②的思路可得∠D=∠CBF,再加上∠2=∠1=∠F、CF=AC,AAS便可证△ADC≌△FBC,可得AD=BF;
附:以上两种证明思路,均属于“补短思路”,但“补短”的方法有多种,不能局限于“延长”。“补短”的第一目的是为了证三角形全等,而辅助线是自主行为,只要辅助线的添加,有利用达到证明全等的目的,“补短”的方法就不能局限于“延长”;
具体的解题过程,可以参照思路分析过程,自己补上。
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