從線段中點突破,構建手拉手模型

從線段中點突破,構建手拉手模型

從線段中點突破,構建手拉手模型

我們在審題過程中,對於線段上的中點條件,除了得到等分線段結論之外,往往還可以結合線段本身的特徵進一步得到更多結論,例如線段是直角三角形的斜邊,則得到斜邊上的中線;線段中點有一條垂線,則得到垂直平分線;線段是圓內一條弦,則得到垂徑定理基本圖形;線段是三角形的一條邊,且另一條邊也有一箇中點,極易聯想到中位線;線段是等腰三角形的底邊,則可得“三線合一”等等。

而利用線段中點可構的輔助線也非常多,其中最常見的莫過於“中線倍長”,用它來構建全等三角形最為合適。

題目

已知D是Rt△ABC斜邊AB的中點,∠ACB=90°,∠ABC=30°,過點D作Rt△DEF使∠DEF=90°,∠DFE=30°,連接CE並延長到P,使EP=CE,連接BE,FP,BP,設BC與DE交於點M,PB與EF交於點N.

(1)如圖1,當D,B,F共線時,求證:

①EB=EP;②∠EFP=30°;

(2)如圖2,當D,B,F不共線時,連接BF,求證:∠BFD+∠EFP=30°.

從線段中點突破,構建手拉手模型

解析:

(1)兩個含30°角的直角三角形,兩個中點,這是本小問條件的大致整理結果,接下來我們來建立它們之間的關聯:

①在這兩個特殊直角三角形中,∠CAB=∠EDF=60°,可推導出AC∥DE,説明∠BMD=90°或BC⊥DE,同時它和點D是中點結合可推導出DM是△ABC的中位線,即可得到點M是BC中點,再與點E是CP中點結合,進一步得到 ME是△BCP的中位線,可推導出EM∥BP,仍然特殊直角三角形中∠DEF=90°,可推導出∠CNB=90°即EF⊥BP,這足以證明EF是BP的垂直平分線,於是EB=EP;

②根據EF是BP的垂直平分線,可知點B、P關於EF軸對稱,根據軸對稱的性質,∠EFB=∠EFP,而∠EFB=30°,所以可證明∠EFP=30°;

原本第1問到此已經完結,但是這兩個結論不得不令人聯想到特殊等邊三角形,即圖中的△PBF,它究竟是不是的呢?不妨來探究一下,順便也為下一問作好鋪墊。

我們已經證明了EB=EP,再加上∠EFB=∠EFP=30°,所以它是一個等邊三角形。

我們將CP,DE分別延長交於點G,再連接CD,如下圖:

從線段中點突破,構建手拉手模型

我們很容易證明△ACD是等邊三角形,同時由DE∥BP,得到△DFG也是等邊三角形,由△ACD與△DFG聯合構成手拉手經典模型,其間△CDE與△GPE全等,這個模型在後面的小問中還將發揮作用;

(2)當D,B,F不共線時,觀察∠BFD和∠EFP,它們分別在∠DFE兩邊,恰恰∠DFE=30°,即證明兩個角的和等於某個角,方法也與證明兩條線段的和等於某條線段類似,即截長補短,換成角的話我覺得叫截大補小吧!

這個時候再看一眼前面的推導,可見並不多作,至少指明瞭方向,我們將DE加倍延長,先構造出一對全等三角形,如下圖:

從線段中點突破,構建手拉手模型

用中線倍長法的思路去理解,可證明△CDE≌△PGF,於是CD=PG,∠CDE=∠PGE;

其中CD作為△ABC斜邊上的中線,CD=BD,於是便有了BD=PG,這是第一個條件;

由於EF⊥CG且E為DG中點,因此EF是DG的垂直平分線,得到FD=FG,再加上中間還有一個∠EDF=60°,所以△FDG是等邊三角形,便有了FD=FG,這是第二個條件;

由於前面已經證明了等邊△FDG,所以∠DGF=60°,而∠FGP=60°-∠PGE,而∠FDB=180°-∠ADC-∠CDE-∠GDF=180°-60°-∠CDE-60°=60°-∠CDE,所以可得∠FGP=∠FDB,這是第三個條件;

至此,△FGP≌△FDB,如下圖:

從線段中點突破,構建手拉手模型

解題反思

此題的兩個小問方法眾多,本文只列舉出一種方法供參考,事實上每個人對條件的觀測點不同,對定理印象深淺不同,涉及到的突破口也不同,由此造成了解法多樣性,當然,此題第1小問本身設置也很好,為諸多方法提供了接口,只要認真審題了,平時用心學習了,總有適合的解法。

第2小問源自於第1小問,如果不在前面進行鋪墊重新思考,會走一段彎路,所以就會想,我們在解決幾何問題的過程中,並不會總是一帆風順,但思考過程中,有些正確的結論或者明顯的推論,不妨記在草稿紙上,後面的思考也許用得上,甚至某些失敗的推導也不要過早放棄,想想為什麼失敗,怎樣才能成功,也是極好的刷經驗副本。

本題中,還隱藏一個彩蛋,即△PBF,它始終是一個等邊三角形,有興趣的朋友不妨挖掘下看,有驚喜哦!

版權聲明:本文源自 網絡, 於,由 楠木軒 整理發佈,共 1831 字。

轉載請註明: 從線段中點突破,構建手拉手模型 - 楠木軒