巧用射影定理解決問題,在複雜圖形中找出模型圖

射影定理不是什麼摸不着看不見的高深定理,其實這個定理應用還是比較廣泛的,該模型圖又稱為“子母型圖”、“雙垂直圖”等。

巧用射影定理解決問題,在複雜圖形中找出模型圖

(1)兩對相等的鋭角、三個直角

由∠ACB=∠CDB=90°,可得∠ACD+∠BCD=90°,∠BCD+∠B=90°,即∠ACD=∠B;

由∠ACB=∠CDA=90°,可得∠ACD+∠BCD=90°,∠ACD+∠A=90°,即∠BCD=∠A。

(2)三對相似三角形

由∠B=∠ACD,∠BDC=∠ADC,可得△BDC∽△CDA;

由∠CBD=∠ABC,∠BDC=∠BCA,可得△BDC∽△BCA;

由∠CAD=∠BAC,∠ADC=∠ACB,可得△ADC∽△ACB。

巧用射影定理解決問題,在複雜圖形中找出模型圖

(3)三組等積式

由△BDC∽△CDA可得BD:CD=CD:AD,比例式化為等積式可得:CD=AD·BD;

由△BDC∽△BCA可得BC:BA=BD:BC,比例式化為等積式可得:BC=AB·BD;

由△ADC∽△ACB可得AC:AB=AD:AC,比例式化為等積式可得:AC=AB·AD。

即直角邊的平方是其在斜邊上的射影與斜邊的乘積(直角邊為其在斜邊上的射影與斜邊的比例中項);斜邊上高的平方等於兩直角邊在斜邊上射影的乘積(斜邊上的高等為兩直角邊在斜邊上上射影的比例中項)。

(4)鋭角三角函數

tan∠B=tan∠ACD=CD:BD=AD:CD;

cosB=BD:BC=BC:AB;cosA=AD:AC=AC:AB。

巧用射影定理解決問題,在複雜圖形中找出模型圖

例題1:如圖,在△ABC中,AD、BF分別是BC、AC邊上的高,過D作AB的垂線交AB於E,交BF於G,交AC的延長線於H,求證:DE=EG·EH.

巧用射影定理解決問題,在複雜圖形中找出模型圖

分析:先將等積式化為比例式可得,DE:EG=EH:DE,發現不存在△DEG和△DEH,也沒有線段可以等量代換。通過觀察圖形,發現有三垂直圖,根據射影定理可以得到,DE=AE·BE,那麼只需要證明AE·BE=EG·EH即可。將其轉化為比例式,為AE:EH=EG:BE,找到△AEH和△BEG,通過判定定理1可證明兩個三角形相似。

證明:∵在Rt△ABD和Rt△DBE中,DE⊥AB,∠ABD=∠DBE,

∴△DBE∽ADE,

∴DE:AE=BE:DE,即DE=AEBE,

∵在Rt△EBG和Rt△EHA中,∠EBG=∠AHG,

∴Rt△EBG∽Rt△EHA,

∴AE:EG=EH:EB,即EGEH=AEEB,

∴DE=EGEH.

巧用射影定理解決問題,在複雜圖形中找出模型圖

例題2:如圖,已知CE是Rt△ABC斜邊AB上的高,在EC的延長線上任取一點P,連接AP,作BG⊥AP,垂足為G,交CE於D,求證:CE=PE·DE.

巧用射影定理解決問題,在複雜圖形中找出模型圖

分析:首先證Rt△ACE∽Rt△CBE,得出CE=AEBE(即射影定理);再通過證△AEP∽△BED,得出PEDE=AEBE,聯立上述兩式即可得出本題要證的結論.

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