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「初中数学」利用相似三角形巧证线段的数量和位置关系

判断两线段之间的数量和关置关系是几何中的基本题型.线段的数量关系一般为:相等或倍比关系,常由全等或相似推出,线段的位置关系一般为:平行或垂直关系,通常由角的关系推出.下面结合例题,通过相似巧证线段的数量和位置关系.

一.证明两线段的相等关系

1.如图,在△ABC中,DE∥BC,BE与CD交于点O,直线AO与BC边交于点M,与DE交于点N,求证BM=MC

【分析】证明线段相等关系,以前学过多种方法,而题中只有DE∥BC这一条件,则只能想到利用相似,怎样进行转化,由于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,由于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.如图,在△ABC中,AD、AE分别是∠BAC的內,外角平分线,过顶点B作BF⊥AD,交AD的延长线于F,连接FC并延长交AE于M.求证:AM=ME.

【分析】从条件可知,∠1=∠2,∠3=∠4,而∠1+∠2+∠3+∠4=180°,∴∠2+∠4=90°,即∠FAE=90°,而AF⊥BN,∴∠AFB=90°,∴AE∥BF,由于∠1=∠2,我们联想到'角分垂,等腰归”,∴延长BF交AC的延长线于N,则可证△ABN为等腰三角形,可证BF=FN,出现了相等的线段,以此来证AM=ME,如图

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

二.证线段的比

3.(1)如图①,在正方形ABCD中,点E,F分别在BC,CD上,AE⊥BF于点M,求证AE=BF.

(2)如图②,将(1)中的正方形ABCD改为矩形ABCD,AB=2,BC=3,AE⊥BF于点M,探究AE与BF的数量关系,并证明你的结论.

【分析】第一问简单,证△ABE≌△BCF即可,第二问证△ABE∽△BCF,得AE/BF=AB/BC=2/3,∴AE=2BF/3.

4.如图,△ABC与△DEF均为等边三角形,O为BC,EF的中点,则AD/BE的值是多少?

【分析】欲求AD/BE的值,须找AD边所在的三角形与BE边所在的三角形相似,BE边所在的三角形为△BOE,AD边所在的三角形未知,而题中有O为BC,EF的中点这一条件,于是连接OD,OA,如图

则DO⊥EF且平分EF,AO⊥BC且平分BC,则∠AOD=∠DOE+∠AOE,∠BOE=∠AOB+∠AOE,而∠DOE=∠AOB=90°,∴∠AOD=∠BOE,设△ABC的边长为a,△DEF的边长为b,则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.证明两线段平行

5.如图,已知点D为等腰直角三角形ABC的斜边AB上一点,连接CD,DE⊥CD,DE=CD,连接CE,AE.求证AE∥BC

【分析】欲证AE∥BC,这里有∠ACB=90°,考虑证∠CAE=90°,从条件看,用七,八年级的知识证不出来,就要从相似考虑,题中有两个等腰直角三角形,过C点作CM⊥AB于M,如图,

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

6.如图,在△ABC中,BM=CM,∠BAD≈∠CAD,BQ⊥AD于P,求证:DQ∥AB.

【分析】本题有一定难度,我们可以一步步地分析,条件中有中线AM,即BM=CM,有角平分线AD,有BQ⊥AD于P,想到'角分垂,等腰归',则延长BQ交AC于N,则出等腰三角形ABN,P为BN的中点,∴连接PM,则CN=2PM,PM∥AC,如图,

则有PM/AC=DM/DC,则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.经过一系列的代换转到要证的比例上,需要同学们多加体会.

四.证明两线段垂直

7.在△ABC中,D是AB上一点,且AC²=AB×AD,BC²=BA×BD,求证CD⊥AB

【分析】条件中正好是射影定理的两个结论,这样需要反过来推直角,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°,出了一个直角,接下来就好证多了,由AC²=AB×AD,得AC/AD=AB/AC,又∠A=∠A,∴△ADC=∠ACB=90°,∴CD⊥AB.

【总结】做题多思做想,抓住条件类比联想,是重中之重,望同学们多想多思.

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