「初中數學」利用相似三角形巧證線段的數量和位置關係

「初中數學」利用相似三角形巧證線段的數量和位置關係

判斷兩線段之間的數量和關置關係是幾何中的基本題型.線段的數量關係一般為:相等或倍比關係,常由全等或相似推出,線段的位置關係一般為:平行或垂直關係,通常由角的關係推出.下面結合例題,通過相似巧證線段的數量和位置關係.

一.證明兩線段的相等關係

1.如圖,在△ABC中,DE∥BC,BE與CD交於點O,直線AO與BC邊交於點M,與DE交於點N,求證BM=MC

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【分析】證明線段相等關係,以前學過多種方法,而題中只有DE∥BC這一條件,則只能想到利用相似,怎樣進行轉化,由於DE∥BC,可得△NEO∽△MBO,∴NE/BM=ON/OM,可得△NDO∽△MOC,∴ND/MC=ON/OM,∴NE/BM=ND/MC,∴NE/ND=BM/MC,由於DE∥BC,可得△AND∽△AMB,∴AN/AM=DN/BM,可得△ANE∽△AMC,∴AN/AM=NE/MC,∴DN/BM=NE/MC,∴NE/DN=MC/BM,∴BM/MC=MC/BM,∴MC²=BM²,∴BM=MC.

2.如圖,在△ABC中,AD、AE分別是∠BAC的內,外角平分線,過頂點B作BF⊥AD,交AD的延長線於F,連接FC並延長交AE於M.求證:AM=ME.

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【分析】從條件可知,∠1=∠2,∠3=∠4,而∠1+∠2+∠3+∠4=180°,∴∠2+∠4=90°,即∠FAE=90°,而AF⊥BN,∴∠AFB=90°,∴AE∥BF,由於∠1=∠2,我們聯想到"角分垂,等腰歸”,∴延長BF交AC的延長線於N,則可證△ABN為等腰三角形,可證BF=FN,出現了相等的線段,以此來證AM=ME,如圖

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由於BN∥AE,∴BF/ME=FC/CM,∴FN/AM=FC/CM,∴BF/ME=FN/AM,而BF=FN,∴AM=ME.

二.證線段的比

3.(1)如圖①,在正方形ABCD中,點E,F分別在BC,CD上,AE⊥BF於點M,求證AE=BF.

(2)如圖②,將(1)中的正方形ABCD改為矩形ABCD,AB=2,BC=3,AE⊥BF於點M,探究AE與BF的數量關係,並證明你的結論.

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【分析】第一問簡單,證△ABE≌△BCF即可,第二問證△ABE∽△BCF,得AE/BF=AB/BC=2/3,∴AE=2BF/3.

4.如圖,△ABC與△DEF均為等邊三角形,O為BC,EF的中點,則AD/BE的值是多少?

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【分析】欲求AD/BE的值,須找AD邊所在的三角形與BE邊所在的三角形相似,BE邊所在的三角形為△BOE,AD邊所在的三角形未知,而題中有O為BC,EF的中點這一條件,於是連接OD,OA,如圖

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則DO⊥EF且平分EF,AO⊥BC且平分BC,則∠AOD=∠DOE+∠AOE,∠BOE=∠AOB+∠AOE,而∠DOE=∠AOB=90°,∴∠AOD=∠BOE,設△ABC的邊長為a,△DEF的邊長為b,則AO:BO=√3a/2:a/2=√3:1

DO:EO=√3b/2:b/2=√3:1,∴AO:BO=DO:EO,∴△AOD∽△BOE,∴AD:BE=√3:1.

三.證明兩線段平行

5.如圖,已知點D為等腰直角三角形ABC的斜邊AB上一點,連接CD,DE⊥CD,DE=CD,連接CE,AE.求證AE∥BC

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【分析】欲證AE∥BC,這裡有∠ACB=90°,考慮證∠CAE=90°,從條件看,用七,八年級的知識證不出來,就要從相似考慮,題中有兩個等腰直角三角形,過C點作CM⊥AB於M,如圖,

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則AC/CM=AE/CD=√2,而∠ACM=∠ECD=45°則∠ACE=∠MCD,∴△ACE∽△MCD,∴∠CAE=∠CMD=90°,則∠CAE=∠ACB=90°,∴AE∥BC.

6.如圖,在△ABC中,BM=CM,∠BAD≈∠CAD,BQ⊥AD於P,求證:DQ∥AB.

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【分析】本題有一定難度,我們可以一步步地分析,條件中有中線AM,即BM=CM,有角平分線AD,有BQ⊥AD於P,想到"角分垂,等腰歸",則延長BQ交AC於N,則出等腰三角形ABN,P為BN的中點,∴連接PM,則CN=2PM,PM∥AC,如圖,

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則有PM/AC=DM/DC,則PM/(AC一2PM)=DM/(DM+MC一2DM),也就是PM/(AC一NC)=DM/(DM+BM一2DM),即PM/AN=DM/BD,由PM∥AC,又可得PM/AN=MQ/AQ,∴MQ/AQ=DM/BD,至此,可得DQ∥AB.經過一系列的代換轉到要證的比例上,需要同學們多加體會.

四.證明兩線段垂直

7.在△ABC中,D是AB上一點,且AC²=AB×AD,BC²=BA×BD,求證CD⊥AB

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【分析】條件中正好是射影定理的兩個結論,這樣需要反過來推直角,由AC²=AB×AD,得AC/AD=AB/AC,又∠A=∠A,∴△ACD∽△ABC,∴∠ADC=∠ACB,又由BC²=BA×BD,得BC/BD=BA/BC,且∠B=∠B,∴△BCD∽△BAC,∴∠BDC=∠BCA,∴∠ADC=∠BDC,而∠ADC+∠BDC=180°,∴∠ADC=∠BDC=90°,∴CD⊥AB.

另,AC²+BC²=AB×AD+BA×BD=AB×(AD+BD)=AB²,由勾股定理逆定理,可知∠ACB=90°,出了一個直角,接下來就好證多了,由AC²=AB×AD,得AC/AD=AB/AC,又∠A=∠A,∴△ADC=∠ACB=90°,∴CD⊥AB.

【總結】做題多思做想,抓住條件類比聯想,是重中之重,望同學們多想多思.


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