2022年平面几何辅助线添加技法总结与例题详解 .pdf
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1、第一讲注意添加平行线证题在同一平面内,不相交的两条直线叫平行线.平行线是初中平面几何最基本的,也是非常重要的图形.在证明某些平面几何问题时,若能依据证题的需要,添加恰当的平行线,则能使证明顺畅、简洁.添加平行线证题,一般有如下四种情况.1 为了改变角的位置大家知道,两条平行直线被第三条直线所截,同位角相等,内错角相等,同旁内角互补.利用这些性质,常可通过添加平行线,将某些角的位置改变,以满足求解的需要.例 1设 P、Q 为线段 BC 上两点,且 BPCQ,A 为 BC 外一动点(如图 1).当点 A 运动到使 BAP CAQ 时,ABC 是什么三角形?试证明你的结论.答:当点 A 运动到使 B
2、AP CAQ 时,ABC 为等腰三角形.证明:如图1,分别过点 P、B 作 AC、AQ 的平行线得交点D.连结 DA.在 DBP AQC 中,显然 DBP AQC,DPB C.由 BPCQ,可知DBP AQC.有 DPAC,BDP QAC.于是,DABP,BAP BDP.则 A、D、B、P 四点共圆,且四边形ADBP 为等腰梯形.故 ABDP.所以 ABAC.这里,通过作平行线,将 QAC“平推”到 BDP 的位置.由于 A、D、B、P 四点共圆,使证明很顺畅.例 2如图 2,四边形 ABCD 为平行四边形,BAF BCE.求证:EBA ADE.证明:如图 2,分别过点 A、B 作 ED、EC
3、 的平行线,得交点 P,连 PE.由 AB CD,易知 PBA ECD.有PAED,PBEC.显然,四边形 PBCE、PADE 均为平行四边形.有BCE BPE,APE ADE.由 BAF BCE,可知BAF BPE.有 P、B、A、E 四点共圆.于是,EBA APE.所以,EBA ADE.这里,通过添加平行线,使已知与未知中的四个角通过P、B、A、E 四点共圆,紧密联系起来.APE 成为 EBA与 ADE 相等的媒介,证法很巧妙.2 为了改变线段的位置利用“平行线间距离相等”、“夹在平行线间的平行线段相等”这两条,常可通过添加平行线,将某些线段“送”到恰当位置,以证题.例 3在 ABC 中,
4、BD、CE 为角平分线,P为 ED 上任意一点.过 P 分别作 AC、AB、BC 的垂线,M、N、Q 为垂足.求证:PMPNPQ.证明:如图 3,过点 P 作 AB 的平行线交BD ADBPQC图1PEDGABFC图2ANEBQKGCDMFP图3于 F,过点 F 作 BC 的平行线分别交PQ、AC 于 K、G,连 PG.由 BD 平行 ABC,可知点 F 到 AB、BC 两边距离相等.有 KQPN.显然,PDEPFDEFGDCG,可知 PGEC.由 CE 平分 BCA,知 GP 平分 FGA.有 PKPM.于是,PMPNPKKQPQ.这里,通过添加平行线,将 PQ“掐开”成两段,证得 PMPK
5、,就有 PM PNPQ.证法非常简捷.3 为了线段比的转化由于“平行于三角形一边的直线截其它两边,所得对应线段成比例”,在一些问题中,可以通过添加平行线,实现某些线段比的良性转化.这在平面几何证题中是会经常遇到的.例 4设 M1、M2是 ABC 的 BC 边上的点,且 BM1CM2.任作一直线分别交AB、AC、AM1、AM2于 P、Q、N1、N2.试证:APABAQAC11ANAM22ANAM.证明:如图 4,若 PQ BC,易证结论成立.若 PQ 与 BC 不平行,设 PQ 交直线 BC 于 D.过点 A 作 PQ 的平行线交直线BC 于E.由 BM1CM2,可知 BECEM1EM2E,易知
6、APABDEBE,AQACDECE,11ANAMDEEM1,22ANAMDEEM2.则APABAQACDECEBEDEEMEM2111ANAM22ANAM.所以,APABAQAC11ANAM22ANAM.这里,仅仅添加了一条平行线,将求证式中的四个线段比“通分”,使公分母为DE,于是问题迎刃而解.例 5AD 是 ABC 的高线,K 为 AD 上一点,BK 交 AC 于 E,CK 交 AB 于 F.求证:FDA EDA.证明:如图 5,过点 A 作 BC 的平行线,分别交直线DE、DF、BE、CF 于 Q、P、N、M.显然,ANBDKAKDAMDC.有 BDAMDCAN.(1)由BDAPFBAF
7、BCAM,有 APBCAMBD.(2)APEDCM2M1BQN1N2图4图5MPAQNFBDCEK文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:
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10、4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编
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13、ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7由DCAQECAEBCAN,有 AQBCANDC.(3)对比(1)、(2)、(3)有AP AQ.显然 AD 为 PQ 的中垂线,故 AD 平分 PDQ.所以,FDA
14、EDA.这里,原题并未涉及线段比,添加 BC 的平行线,就有大量的比例式产生,恰当地运用这些比例式,就使 AP 与AQ 的相等关系显现出来.4 为了线段相等的传递当题目给出或求证某点为线段中点时,应注意到平行线等分线段定理,用平行线将线段相等的关系传递开去.例 6在 ABC 中,AD 是 BC 边上的中线,点 M 在 AB 边上,点 N 在 AC 边上,并且 MDN 90.如果 BM2 CN2 DM2DN2,求证:AD241(AB2AC2).证明:如图 6,过点 B 作 AC 的平行线交ND 延长线于E.连 ME.由 BDDC,可知 EDDN.有BED CND.于是,BENC.显然,MD 为
15、EN 的中垂线.有 EMMN.由 BM2BE2BM2NC2MD2DN2MN2EM2,可知 BEM 为直角三角形,MBE90.有ABC ACB ABC EBC90.于是,BAC90.所以,AD2221BC41(AB2AC2).这里,添加 AC 的平行线,将 BC 的以 D 为中点的性质传递给EN,使解题找到出路.例 7如图 7,AB 为半圆直径,D 为 AB 上一点,分别在半圆上取点E、F,使 EADA,FBDB.过 D 作 AB 的垂线,交半圆于C.求证:CD 平分 EF.证明:如图 7,分别过点 E、F 作 AB 的垂线,G、H 为垂足,连 FA、EB.易知DB2FB2ABHB,AD2AE2
16、AGAB.二式相减,得DB2AD2AB(HBAG),或 (DB AD)ABAB(HB AG).于是,DBAD HBAG,或DBHBADAG.就是 DH GD.显然,EGCDFH.故 CD 平分 EF.这里,为证明 CD 平分 EF,想到可先证CD 平分 GH.为此添加CD 的两条平行线EG、FH,从而得到G、H 两点.证明很精彩.经过一点的若干直线称为一组直线束.一组直线束在一条直线上截得的线段相等,在该直线的平行直线上截得的线段也相等.如图 8,三直线 AB、AN、AC 构成一组直线束,DE 是与 BC 平行的直线.于是,有BNDMANAMNCME,即BNDMNCME或MEDMNCBN.此式
17、表明,DM ME 的充要条件是BNNC.利用平行线的这一性质,解决某些线段相等的问题会很漂亮.图6ANCDEBMAGD O HBFCE图7图8ADBNCEM文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1
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21、1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6
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23、文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7文档编码:CJ6F7X3L1W1 HH2R4A1G2T6 ZL4T4C10T2H7例 8如图 9,ABCD 为四边形,两组对边延长后得交点E、F,对角线 BDEF,AC 的延长线交 EF 于
24、 G.求证:EG GF.证明:如图 9,过 C 作 EF 的平行线分别交AE、AF 于 M、N.由 BDEF,可知 MN BD.易知SBEFSDEF.有 SBECSKG*5DFC.可得 MCCN.所以,EGGF.例 9如图 10,O 是 ABC 的边 BC 外的旁切圆,D、E、F 分别为 O 与 BC、CA、AB 的切点.若 OD 与 EF 相交于 K,求证:AK 平分 BC.证明:如图 10,过点 K 作 BC 的行平线分别交直线 AB、AC 于 Q、P 两点,连 OP、OQ、OE、OF.由 ODBC,可知 OKPQ.由 OFAB,可知 O、K、F、Q 四点共圆,有 FOQ FKQ.由 OE
25、AC,可知 O、K、P、E 四点共圆.有 EOP EKP.显然,FKQ EKP,可知FOQ EOP.由 OFOE,可知RtOFQ RtOEP.则 OQOP.于是,OK 为 PQ 的中垂线,故 QKKP.所以,AK 平分 BC.综上,我们介绍了平行线在平面几何问题中的应用.同学们在实践中应注意适时添加平行线,让平行线在平面几何证题中发挥应有的作用.第二讲巧添辅助圆在某些数学问题中,巧妙添置辅助圆常可以沟通直线形和圆的内在联系,通过圆的有关性质找到解题途径.下面举例说明添置辅助圆的若干思路.1 挖掘隐含的辅助圆解题有些问题的题设或图形本身隐含着“点共圆”,此时若能把握问题提供的信息,恰当补出辅助圆
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