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添加輔助線是解決幾何證明和計算題的一種重要輔助手段,可以把題目化繁為簡,迅速證明或計算到所要的結論。本文就例題講解如何添加輔助線,希望能給大家帶來幫助。
例題四邊形ABCD是正方形,△BEF是等腰直角三角形,∠BEF=90°,BE=EF,連接DF,G為DF的中點,連接EG,CG,EC;
(1)如圖1,若點E在CB邊的延長線上,直接寫出EG與GC的位置關系及的值;
(2)将圖1中的△BEF繞點B順時針旋轉至圖2所示位置,請問(1)中所得的結論是否仍然成立?若成立,請寫出證明過程;若不成立,請說明理由。
一、若點E在CB邊的延長線上,直接寫出EG與GC的位置關系及EC/GC的值
1、證明四邊形CDFE為直角梯形
根據題目中的條件:四邊形ABCD是正方形,則∠BCD=90°;
根據題目中的條件:△BEF是等腰直角三角形,則∠BEF=90°;
根據平行線的判定:同旁内角互補,兩直線平行,∠BCD ∠BEF=180°,則EF∥CD;
根據題目中的條件和結論:EF≠CD,∠BEF=90°,EF∥CD,則四邊形CDFE為直角梯形。
2、根據題目中的條件和結論添加輔助線,構造等腰直角三角形中的重要線段
根據題目中的條件:G為DF的中點,四邊形CDFE為直角梯形,可以考慮構造梯形的中位線。
根據梯形中位線定理,可以計算中位線與兩底邊的關系,利用正方形、等腰直角三角形FEB中邊之間的關系,得到中位線與EC的關系。
同時,梯形的中位線也是需要證明的等腰直角三角形的中線,根據直角三角形的判定,可以證明∠EGC為直角。
根據梯形中位線定理,可以得到中位線垂直于EC,則中位線為EC的中垂線上的一段。根據中垂線的性質,可以得到EG=EC。
于是,這樣添加輔助線:取EC的中點M,連接GM。
3、證明△EGC為等腰直角三角形
根據梯形中位線的定理:梯形的中位線平行于梯形的底邊,中位線的長度等于梯形兩底邊的和,則GM∥EF,GM=(EF CD)/2;
根據題目中的條件:EF=EB,BC=CD,EC=EB BC,則GM=(EF CD)/2=(EB BC)/2=EC/2;
由輔助線:M為EC的中點,根據直角三角形的判定:如果一邊上的中線等于一邊的一半,則這個三角形為直角三角形,則∠EGC=90°,即EC⊥GC;
由題目中的條件和結論:∠FEB=90°,GM∥EF,根據平行線的性質:兩直線平行,同位角相等,則∠GMC=∠FEB=90°,即GM⊥EC;
由輔助線和結論:EM=MC,GM⊥EC,所以GM在EC的中垂線上;
根據中垂線的性質:線段的中垂線上的點到線段兩端距離相等,則EG=GC;
所以,△EGC為等腰直角三角形,EG⊥GC,EC/GC=√2
二、△BEF繞點B順時針旋轉至圖2所示位置,寫出EG與GC的位置關系及EC/GC的值1、根據題目中的條件添加輔助線,構造全等三角形和等腰直角三角形
根據題目中的條件:G為DF的中點,考慮構造兩組全等三角形:△FGE和△DGN、△EBC和△NDC。
利用正方形、等腰直角三角形FEB中邊之間的關系、角之間的關系和全等三角形的判定,證明兩組三角形全等。
根據全等三角形的性質,得到NC與EC的位置和大小關系,則構造出等腰直角三角形ENC,其中GC既是它的中線又是高,則△EGC也為等腰直角三角形。
于是,這樣添加輔助線:延長EG,取GN=GE,連接DN、CN。
2、證明△FGE≌△DGN
由題目中的條件和輔助線:FG=GD,EG=NG,∠FGE=∠DGN,根據全等三角形的判定(SAS),則△FGE≌△DGN;
3、證明△EBC≌△NDC
由結論:△FGE≌△DGN,根據全等三角形的性質:全等三角形對應邊、對應角分别相等,則ND=EF,∠EFG=∠NDG;
設AB交FD于點Q
由題目中的條件:GM∥EF,根據平行四邊形的性質:兩直線平行,同位角相等,則∠FQB=∠FDC;
由題目中的條件:∠BEF=90°,根據四邊形的内角和為360°,則四邊形EFQB的内角和:∠BEF ∠EFQ ∠FQB ∠QBE=360°,即∠QBE=270°-(∠EFQ ∠FQB);
根據題目中的條件:∠EBC=∠QBE ∠ABC,∠ABC=90°,則∠EBC=270°-(∠EFQ ∠FQB) 90°=360°-(∠EFQ ∠FQB);
根據題目中的條件:∠NDC=360°-(∠GDN ∠GDC);
根據結論:∠EFG=∠GDN,∠FQB=∠GDC,則∠NDC=∠EBC;
根據結論:ND=EF,EF=BE,則ND=BE;
根據三角形全等的判定(SAS),則△EBC≌△NDC。
4、證明△ENC為等腰直角三角形
由結論:△EBC≌△NDC,根據全等三角形的性質:全等三角形對應角、對應邊分别相等,則∠ECB=∠NCD,NC=EC;
根據題目中的條件:∠DCB=∠ECB ∠ECD,則∠ECN=∠DCN ∠ECD=∠DCB=90°;
所以,△ENC為等腰直角三角形
5、證明△EGC為等腰直角三角形
由輔助線:EG=GN,根據等腰三角形三線合一的性質,則CG⊥EN;
由輔助線:EG=GN,根據直角三角形的性質:直角三角形斜邊上的中線等于斜邊的一半,則CG=1/2EN=EG;
所以,△EGC為等腰直角三角形,EG⊥GC,EC/GC=√2
總之,合理添加輔助線是解決許多幾何題的前提,隻有認真審題、仔細分析,多加練習,才能快速準确地添加輔助線,解決幾何問題,輕松學數學。
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