線索千萬條,全等第一條,看圖不仔細,唯有淚兩行

2020-12-03 愛數學做數學

線索千萬條,全等第一條,看圖不仔細,唯有淚兩行

平行四邊形中的全等,往往隱藏於更多已知條件之中,四邊形的複雜度比起三角形來,要更上一層樓,找準已知條件描述的對象,認真仔細看圖,是解幾何題的關鍵。全等三個條件中,最難找的一條,一般都有線索可尋。本題取材於八年級下平行四邊形的性質,其中的全等三角形構造不容易,找齊條件更不容易。

題目

平行四邊形ABCD中,O為對角線AC的中點,E為邊BC上一點,且AB=AE,連接EO並延長交AD於點F,BG⊥AE於H點,交AC於G點,∠ACB=45°.求證:DF=√2CG

解析:

由果索因的方法,求證DF=√2CG,一般而言,這種線段之間的數量關係出現於等腰直角三角形中,而題目條件中恰好也有45°,因此,基本思路是構造一個等腰直角三角形,將DF和CG通過等量轉換,找到它們之間的關係,而等量轉換的最佳方式,莫過於全等三角形。

構造等腰直角三角形,許多同學能想到過點G作BC的垂線,這很好,同時,我們也應該看到,△ABE是等腰三角形,而等腰三角形中,三線合一不能忘,因此過點A作BC的垂線,又構造出一個等腰直角三角形,如下圖:

現在,讓我們一起梳理一下思路,圖中全等三角形最容易證明的是△AOF≌△COE,通過這次全等,可以得到AF=CE,再加上平行四邊形對邊相等AD=BC,可得到DF=BE。

BE正好是等腰△ABE的底邊,被AM分成相等的兩部分BM和EM,與此同時CG已經處於構造出的等腰Rt△CNG中,CG=√2GN,那麼GN與BM之間是否存在相等的關係呢?觀察它們分別所處的三角形,△ABM與△BGN,有一對直角相等,最小的銳角相等(「8」字型三角形),如下圖:

還差一條邊,又陷入全等二缺一的境地了。哪條邊最有可能相等呢?

請注意圖中的△ABG,它的兩個角∠BAG和∠BGA,可分別進行如下轉換,∠BAG=∠BAM+∠MAC,其中∠MAC=45°,而∠BGA作為△BCG的外角,∠BGA=∠CBG+∠ACB,而∠ACB=45°,通過剛才的「8」字型三角形,我們可知∠CBG=∠EAM=∠BAM,於是∠BAG=∠BGA,從而它是一個等腰三角形,如下圖:

現在條件全齊了,可以證明第二對全等三角形,△ABM≌△BGM,BM=GM,接下來完成最後的等量轉換,如下圖:

解題反思:

本題總共用到了兩次全等,屬於較難的中檔題,尤其是第二次全等的條件,非常不容易發現,但線索即隱藏在題目條件中,需要仔細揣摩。思考過程中,常見的基本證明方法,都見於課堂上例題或習題的解答,是否真理解了,就看本題思考過程中有沒有應用。數學思維的訓練,並不簡單地加大題目難度或增加數量,最有效的訓練就是解完題後的反思,正如健身時,最有效的並不是開頭那幾組動作,而是快接近極限時的最後一組。

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