例題:已知:如圖,在△ABC中,∠ACB=90°,BC=AC,在△DBE中,∠EDB=90°,DE=DB,點F是AE的中點。寫出線段FD與線段FC的關係並給出證明。
前情回顧:前文我們對兩個等腰直角三角形⊿ABC與⊿BDE中的一個或全部進行翻折變換,從而構成以點B為旋轉中心的手拉手模型,然後或旋轉全等,或旋轉相似,再結合中位線定理, 從而使問題迎刃而解!那麼我們還可以如何轉化呢?
思路4:我們結合要證明的結論可以看出,實際上⊿DFC也應該是等腰直角三角形!而且它與⊿BDE有一個公共頂點D。不過點D是⊿BDE有的頂角頂點,是⊿DFC的底角頂點,其對應關係不對!所以我們應該添加輔助線,將其對應關係捋順。延長CF到G,使FG=FC,連接DG、EG,這樣⊿DBE與⊿DCG的對應關係就捋順了。顯然只要證明⊿DCG是等腰直角三角形,本題就迎刃而解了。
解法4: 延長CF到G,使FG=FC,連接DG、EG。我們需要證明⊿DEG與⊿DBC全等! 盤點一下條件,顯然DE=DB,EG=BC(可以先證明⊿FEG與⊿FAC全等得到EG=AC,再由AC=BC傳遞得到)。因此關鍵就是需要證明∠DEG=∠DBC!易證AC∥EG,所以∠EHB=90度,又因為∠EDB=90度,故由八字形可得∠DEH=∠DBH,從而∠DEG=∠DBC!這樣就證明了⊿DEG≌⊿DBC。於是易證DG=DC且DG⊥DC。再由F是CG中點,可得FD=FC且FD⊥FC。
思路5:我們結合要證明的結論可以看出,實際上⊿DFC也應該是等腰直角三角形!而且它與⊿BDE有一個公共頂點D。不過點D是⊿BDE的頂角頂點,是⊿DFC的底角頂點,其對應關係不對!所以我們應該添加輔助線,將其對應關係捋順。取BE中點G,連接DG、FG。這樣⊿DBG與⊿DCF的對應關係就捋順了。顯然只要證明⊿DFG與⊿DCB相似,本題就可以得證。
解法5:取BE中點G,連接DG、FG。我們需要證明⊿DEG與⊿DBC全等! 盤點一下條件,顯然DB/DG=BC/FG(FG是⊿AEB的中位線)。因此關鍵就是需要證明∠DBC=∠DGF!顯然∠DBC=45度+∠EBA+45度=90度+∠EBA,又∠DGF=90度+∠EGF,由FG∥AB可得∠EGF=∠EBA,從而∠DBC=∠DGF!這樣就證明了⊿DBC∽⊿DGF。於是易證DC=DF的根號2倍,且∠FDC=∠FDG+∠GDC=∠CDB+∠GDC=45度。那麼⊿DFC必定是等腰直角三角形,故FD=FC且FD⊥FC。
思路6:我們結合要證明的結論可以看出,實際上⊿DFC也應該是等腰直角三角形!而且它與⊿ABC有一個公共頂點C。不過點C是⊿ABC的頂角頂點,是⊿DFC的底角頂點,其對應關係不對!所以我們應該添加輔助線,將其對應關係捋順。參照⊿ABC,延長DF到G,使FG=FD,連接CG、AG、CD。這樣⊿ABC與⊿GDC的對應關係就捋順了。顯然只要證明⊿DCG是等腰直角三角形,本題就迎刃而解了。
解法6: 延長DF到G,使FG=FD,連接CG、AG、CD。我們需要證明⊿CAG與⊿CBD全等! 盤點一下條件,顯然CA=CB,AG=DB(可以先證明⊿FED與⊿FAG全等得到AG=DE,再由DE=DB傳遞得到)。因此關鍵就是需要證明∠GAC=∠DBC!易證AG∥ED,所以∠DHG=90度,又因為∠ACB=90度,故由八字形可得∠HBC=∠HAC,從而∠GAC=∠DBC!這樣就證明了⊿GAC≌⊿DBC。於是易證GC=DC且DG⊥DC。再由F是DG中點,可得FD=FC且FD⊥FC。
思路7:我們結合要證明的結論可以看出,實際上⊿DFC也應該是等腰直角三角形!而且它與⊿ABC有一個公共頂點C。不過點C是⊿ABC的頂角頂點,是⊿DFC的底角頂點,其對應關係不對!所以我們應該添加輔助線,將其對應關係捋順。取 AB中點G,連接CG、FG。這樣⊿BCGG與⊿DCF的對應關係就捋順了。顯然只要證明⊿CFG與⊿CDB相似,本題就可以得證。
解法7:取BE中點G,連接CG、FG、CD。我們需要證明⊿CFG與⊿CDB全等! 盤點一下條件,顯然DB/FG=BC/CG(FG是⊿AEB的中位線)。因此關鍵就是需要證明∠DBC=∠FGC!顯然∠DBC=45度+∠EBA+45度=90度+∠EBA,又∠FGC=90度+∠FGA,由FG∥EB可得∠FGC=∠EBA,從而∠DBC=∠FGC!這樣就證明了⊿DBC∽⊿FGC。於是易證DC=FC的根號2倍,且∠FCD=∠FCG+∠GCD=∠DCB+∠GCD=45度。那麼⊿DFC必定是等腰直角三角形,故FD=FC且FD⊥FC。
歸納:以上四種證法都是對⊿BDE和⊿ABC中的某一個進行處理,使其與⊿DFC能構成以點B或點C為旋轉中心的手拉手模型,然後或旋轉全等,或旋轉相似,再結合中位線定理,從而使問題迎刃而解!其中解法4和解法6都是旋轉全等;解法5和解法7都是旋轉相似,在證得一個三角形的最長邊與另一邊的夾角為45度,且長度之比為根號2後,得到這個三角形是等腰直角三角形的結論,此種方法獨樹一幟,值得回味!將解法4和解法6放在一起對照,解法5和解法7放在一起對照,看著他們成雙成對地出現,不由得讓我們發出妙不可言的感嘆!
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