在重庆一中初2024级九下半期的数学考试中,一道引人深思的截长补短题目吸引了众多学生的目光。问题24要求我们利用正方形ABCD中点M和线段CH的独特构造,证明AM等于MN和CN之和,其条件包括正方形性质、∠MAD与∠BMN的相等以及CH与AM的垂直关系。
几何模型的挖掘
正方形的对角线将图形分割成两个等腰直角三角形,而CH垂直于AM,形成了一个“8”字型的倒角结构。关键在于两个重要的角关系:∠BAM=∠BCN,以及∠MAD=∠BMN=∠AMB。这两个等角将引导我们寻找证明路径。
多种证明策略
方法1:在AM上截取MN'与MN等长,连接CN',我们首先证明△BMN和△BMN'全等,得出BN=BN'和∠MBN=∠MBN'。接着,证明△BCN与△BCN'全等,得CN=CN',进而∠BCN=∠BAM。通过这些步骤,我们可以得出AN'=CN',最终得出AM=MN+CN。
方法2:延长MN与AB相交于点G,连接CG。利用“三线合一”原理,MA=MG,通过一系列角的相等性,我们同样可以证明AM=MN+CN。
方法3:连接BD与AH的交点E,再连接EC。通过证明△ABE与△CBE全等,以及△ECM与△NCM全等,再次揭示了AM=MN+CN的秘密。
方法4:在AB上截取BG与BM相等,连接CG。利用全等三角形证明AP=CP=CN,从而完成证明。
方法5:延长AB与MN相交于G,再与CN的延长线在点Q相交。通过等腰直角三角形和相似三角形的关系,我们再次确认AM=MN+CN。
方法6:延长AB与CN在G处相交,连接MG。利用等腰直角三角形的性质和角的关系,证明NG=NM,从而达成目标。
这六种证明方法展现了截长补短问题的多样性和创造性,每一步都巧妙地运用了正方形的对角线性质和垂直关系,展现了数学的魅力。无论选择哪种方法,关键在于深刻理解题目中的几何结构和角的关系,巧妙构造证明路径,从而顺利得出结论。