初中數學:用「倍長中線法」作輔助線解幾何題

2021-01-08 初中數學解題秀

三角形是初中數學裡最基本的幾何圖形,而其邊上中點,又是很常見的條件。當涉及三角形中點或中線問題時,常採用延長中線一倍的辦法,即倍長中線法,來作輔助線解題。好處是通過此法構造全等三角形繼而得到平行,可將分散的條件集中在一個三角形內解題,常常出奇制勝,化腐朽為神奇。且看模型,和模型產生的基本結論,如圖:

上述結論可以證明很簡單,比如說可以用「邊角邊」證明全等即可。在此,我用中心對稱的思想給出一個統一的簡單證明:由DA=DE,DB=DC「對角線相互平分的四邊形是平行四邊形」可得四邊形ABEC是平行四邊形,而一舉證明。當然了,隨著問題的差異,這個模型也有兩種常見的變式,在此一併展示給大家,如圖:

在此選取兩道習題作簡單的應用介紹。且看最典型的第一題:△ABC中,AB=5,AC=3,求中線AD的取值範圍。

先來分析一下這個題目,題幹簡練,圖形簡約,反而讓不少同學無從下手:AB,AD,AC呈發散狀分布,數量關係難以把握。但是如果用「倍長中線法」通過等量代換,將這三條線段有機地放到一個三角形中,再利用三角形三邊關係(兩邊之和大於第三邊)就可輕而易舉搞定。

再看一題:已知在△ABC中,AB=AC,D在AB上,E在AC的延長線上,DE交BC於F,且DF=EF,求證:BD=CE。如圖:

顯然本題不好直接套用「倍長中線法」的基本模型,但是畢竟也出現了中點條件DF=EF,這時候發揮聯想,比照模型,看看是否可以套用「倍長中線法」的變式模型呢?仔細觀察,在△ABC中,AB=AC可是個好條件,說明∠B=∠ACB。如果作和AB或者AC平行的直線(等角)和中點條件DF=EF掛靠在一起,那麼是否迎來思路的突破呢?我先給出方法一,希望能啟發思考,請讀者朋友繼續想到方法二。

有了上述方法一,作和AB平行的直線EG,我想肯定有聰明的同學「類比」得出方法二:過D作和AC平行的直線,來尋求解題。我想談談這種數學思維的形成,稍微有點哲學的味道。

這種類比的思想,基於一種「公平性」分析:題目中AB和AC的「地位」是平等的,既然可以作和AB平行的直線來解題,那麼「理論上」就可以做和AC平行的直線來解題。請大家仔細領會這種數學上的「條件公平」來發散思維,一題多解。在此給大家提供簡單輔助線圖示,請大家補充解題過程,具體類比上述方法一,如圖:

用「倍長中線法」作輔助線解幾何題,是一種重要的技巧套路。它可以有效地生發出全等、平行等基本條件,關聯好多基本圖形,幫助解題,大家務必好好掌握。

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