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数学“截长补短”或“倍长中线”类题目
时间:2024-12-23 16:51:50
答案

截长补短法是几何证明题中的重要技巧,主要用于证明线段之间的数量关系。截长法是指在长边上截取一段与短边相等的线段,然后证明剩余线段与另一短边相等。例如,在正方形ABCD中,若DE=DF,DG与CE交于G,GH与AF交于P并延长线于H,则可以利用截长法来证明DG、GH、CH的数量关系。

补短法则是延长短边,通过旋转等方式使两短边拼合到一起。比如在正方形ABCD中,点E在CD上,点F在BC上,∠EAF=45°,可以通过补短法证明EF、DE、BF的数量关系。

针对正方形ABCD中,点E在CD上,点F在BC上,∠EAF=45°的情况,证明EF=DE+BF。延长CD到点G,使得DG=BF,连接AG。由四边形ABCD是正方形得ADG=ABF=90°,AD=AB,又DG=BF,所以ADG ABF(SAS)。GAD=FAB,AG=AF。因此,EAG EAF(SAS),EF=GE=GD+DE=BF+DE。

若将点E、F分别移到BC、CD的延长线上,∠EAF=45°,则EF=BF-DE。在BC上截取BG,使得BG=DF,连接AG。由四边形ABCD是正方形得ADE=ABG=90°,AD=AB,DE=BG,所以ADE ABG(SAS)。EAD=GBA,AE=AG。因此,EAF GAF(SAS),EF=GF=BF-BG=BF-DE。

在正三角形ABC中,E在AB上,F在AC上,∠EDF=45°,DB=DC,∠BDC=120°。延长AC到点G,使得CG=BE,连接DG。由ABC是正三角形得ABC=ACB=60°,又DB=DC,∠BDC=120°,所以∠DBE=∠DCB=30°,∠EDB=∠ABC+∠DBC=60°+30°=90°,∠ACD=∠ACB+∠DCB=60°+30°=90°。因此,∠GCD=180°-∠ACD=90°,∠DBE=∠DCG=90°。又DB=DC,BE=CG,所以DBE DCG(SAS),EDB=GDC,DE=DG。因此,∠EDG=∠EDB+∠GDC=90°+60°=150°,∠EDF=120°-60°=60°。又DG=DE,DF=DF,所以GDF EDF(SAS),EF=GF=CG+FC=BE+FC。

在正方形ABCD中,对角线AC与BD交于O,点E在BD上,AE平分∠DAC。若CM=AN,点E在BD上,NE平分∠DNM,则MN、AD、EF的数量关系可以通过作辅助线,构造相似三角形来证明。过E作EG AD于G,作EQ AB于Q,过B做BP MN于P。按照上述方法可求证,GNE FNE(AAS),DGE为等腰直角三角形,AG=AD-DG=AD-EF。又四边形ABCD为正方形,∠ABC=∠GAQ=∠BCM=90°,BD平分∠ABC,BC=BA。因此,∠ABD=∠ABC/2=45°,又∠EQB=90°,EQB为等腰直角三角形,BEQ=45°。又∠GAQ=∠EGA=∠EQA=90°,因此四边形AGEQ为矩形,EQ=AG=AD-EF,EQ//AG。QEN=ENG,ENG=ENF,所以QEN=ENF。又BC=BA,∠BCM=∠BAN=90°,CM=AN,所以BCM BAN(SAS),BM=BN,∠CBM=∠ABN。因此,∠ABC=90°=∠ABM+∠CBM=∠ABM+∠ABN=∠MBN,又BM=BN,因此MBN为等腰直角三角形。又BP斜边MN于P,所以NBP为等腰直角三角形。BP=MN/2,PNB=45°。BNE=ENF+PNB,BEN=QEN+QEB。又QEN=ENF,PNB=QEB=45°,因此BNE=BEN。BN=BE,又PNB=QEB=45°=NBP=EBQ,因此BEQ BNP(SAS),EQ=BP。因为EQ=AG=AD-EF,BP=MN/2,所以AD-EF=MN/2。

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