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全等三角形和軸對稱是初二數學的重要知識點,利用這些知識點解決幾何證明計算題往往需要合理添加輔助線,本文就例題詳細解析這類題型的輔助線作法,希望能給初二學生的數學學習帶來幫助。
例題
如圖,在四邊形ABCD中,∠BAD=∠BCD=90°,AB=AD,若四邊形ABCD的面積是18cm^2,求AC。
解題過程:
過A點作AE⊥BC,交BC於點E,過A點作AF⊥CD,交CD的延長線於點F
根據題目中的條件:AE⊥BC,AF⊥CD,則∠AEB=∠AEC=∠F=90°;
根據四邊形內角和公式、題目中的條件和結論:∠AEC+∠BCD+∠F+∠EAF=360°,∠BCD=90°,∠AEC=∠F=90°,則∠EAF=90°;
根據題目中的條件和結論:∠EAF=90°,∠EAF=∠EAD+∠DAF,則∠EAD+∠DAF=90°;
根據題目中的條件:∠BAD=90°,∠BAD=∠BAE+∠EAD,則∠BAE+∠EAD=90°;
根據結論:∠EAD+∠DAF=90°,∠BAE+∠EAD=90°,則∠DAF=∠BAE;
根據全等三角形的判定、題目中的條件和結論:兩組對應角及一組角的對邊分別相等的兩個三角形全等,∠BAE=∠DAF,∠AEB=∠F,AB=AD,則△BAE≌△DAF;
根據全等三角形的性質和結論:全等三角形的對應邊相等,面積相等,△BAE≌△DAF,則AE=AF,S△BAE=S△DAF;
根據矩形的判定、題目中的條件和結論:三個角為直角的四邊形為矩形,∠BCD=∠AEC=∠F=90°,則四邊形AECF為矩形;
根據正方形的判定和結論:鄰邊相等的矩形為正方形,四邊形AECF為矩形,AE=AF,則四邊形AECF為正方形;
根據正方形的性質和結論:正方形的四條邊相等,四邊形AECF為正方形,則AE=CE;
根據題目中的條件和結論:S四邊形ABCD=S△BAE+S四邊形AECD,S△BAE=S△DAF,則 S四邊形ABCD=S△DAF+S四邊形AECD=S正方形AECF;
根據題目中的條件和結論:S四邊形ABCD=S正方形AECF,S四邊形ABCD=18cm^2,則 S正方形AECF=18cm^2;
根據正方形的面積計算公式和結論:S正方形AECF=CE^2,S正方形AECF=18cm^2,則CE^2=18cm^2;
根據勾股定理和結論:AC^2=CE^2+AE^2,CE=AE,CE^2=18cm^2,則AC^2=2CE^2=36cm^2,即AC=6cm。
結語
解決本題的關鍵是合理添加輔助線,構造出全等三角形,把不規則的四邊形轉換為正方形,再利用面積公式求解正方形邊長和對角線長度。這種輔助線作法是比較常見的構造全等三角形和軸對稱圖形的方法,只要牢固掌握並靈活運用,就能輕鬆應對同類型的幾何證明計算難題。