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典例证明折射常规思维
典例证明折射常规思维
湖北省黄石市下陆中学 周国强 湖北省黄石市鹏程中学 陈贵芳

几何证明题的形式多种多样,千姿百态.但无论其结论是何种形式,题中所给的条件与所证的结论都是有内在联系的.抓住这种联系,联想相关的定义、性质和定理,其证明思路也是有一定规律可循的.如:遇线段(角)的“和、差、倍、分”的证明,常截长补短(或加倍减半);遇“线段等积式”的证明,常利用(构造)相似三角形;遇“中点”,常构造中线或中位线;等等.这就是所谓的常规思维.

愿下面这道题的几种证法能帮助同学们在证明复杂几何题时通过常规思维迅速找到解决问题的有效途径.

题目:梯形ABCD中,ADBCMN分别是ADBC的中点,若∠B与∠C互余,求证:BCAD=2MN

分析1若从条件“梯形ABCD中,∠B与∠C互余”出发来考虑,可先构造直角三角形,注意到“中点”条件,再利用直角三角形的性质.于是有:

证法1:如图1,延长BACD交于E,连ENADM

           

由∠B与∠C互余,知 BEC=90°,△BEC为直角三角形.

ADBCNBC中点

DM=AM',

M'是AD的中点,又MAD的中点,

M’M重合EMN三点共线.

由直角三角形的性质知:EN=

BCEM=
AD

ENEM=

BCAD BCAD=2MN

按此思路,还可过点M分别作MEABMFDC,交BCEF(如图2),仿上证之.证明过程请读者自已完成.

            

分析2若从结论的左端“BCAD出发来考虑,可先考虑截长,构造BCAD的差所在的线段,再证这条线段与MN的关系.于是有:

证法2:如图3,在BC上截取BEAD,连DE,由梯形ABCD,知,四边形ABED是平行四边形(如图3),则∠DEC=BBCADCE

           

∵∠B与∠C互余,∴∠EDC=90°

EC中点F,连DF

则有DF=

EC=
BCBE=
BCAD);

NF=EFEN=

EC-(BNBE=
BCAD)-(
BC
AD=
AD
,又MAD的中点,

MD=NF MDNF  ∴四边形MNFD是平行四边形.

MN=DF=

BCAD BCAD=2MN

分析3:若从结论的右端“2MN”出发来考虑,可构造三角形的中位线,找出与2MN相等的线段(不妨设2MNa),再证这条线段恰好等于BCAD的差所在的线段(不妨设BCADb),即证ab.于是有:

证法3如图4,过CCGMN,交BM的延长线于G,连DG

          

NBC的中点,

MBG的中点,从而MN是△BCG的中位线,即2MNCG

又过AAHDCBCH,则四边形AHCD是平行四边形,从而∠AHB=∠CBHBCAD

B与∠C互余,∴∠BAH90

MAD的中点,又是BG的中点,知△AMB≌△DMGSAS),

DGAB,∠MDG=∠MAB

由四边形AHCD是平行四边形,知,DCAH

∵∠CDG360

-(∠MDG+ADC)=360
-(∠MAB+ADC)=360
-(360
B-∠C)=360
-(360
90
)=90

∴△CDG≌△HABSAS),

CGHBBCAD,即BCAD=2MN

分析4若从结论的左右两端同时出发来考虑,需找出与“2MN”相等的线段(不妨设2MNm)及与“BCAD”相等的线段(不妨设BCADn),证mn即可.于是有:

证法4:如图5,过点DDFMN并延长DFG,使FGDF,即2MNDG;再过点CCEABAD的延长线于E,连CGAG(设AGBC于点N'),则四边形ABCE是平行四边形,从而BCADDE

           

MAD中点,又MNDG

∴点N'必是AG的中点(经过三角形一边的中点平行于另一边的直线必平分第三边),

MN'是△ADG的中位线,从而2MN'=DG,又2MNDG

N'与N重合,从而NAG的中点;

NBC的中点,

∴△CGN≌△BANSAS

∴∠NCG=∠BCGBA

CGAB,又ECABECAB

ECG三点共线,

∵∠E=∠B,∠CDE=∠BCD,∠B与∠BCD互余,

∴∠DCE90

DCGE的中垂线,从而DEDG2MN,即2MNBCAD

 

同学们你看完此题的证法后有何感想?相信你今后再遇到复杂的几何证明题时不会那么恐惧了吧?

2011
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