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利用平行线构造相似三角形,用这道题来训练效果最好

在学习相似三角形的判定时,除了定义之外,我们第一个学习的就是利用平行线构造相似三角形,也因此,我曾经在课堂上调侃这种方法为“有平行必有相似”,在随后的多次练习中,利用平行线也的确解决了不少构造相似的问题。尤其是下面这道题,我认为对学生观察图形的训练应该是比较全面了。

题目

已知:△ABC中,D为BC边上中点,E为AC边上一点,且AE:AC=1:3,连接AD和BE,相交于点F,求AF:FD的值.

解析:怎么想到去用相似?这个问题的实质就是相似三角形运用的必要性,由于题目中给出的条件是线段之间的比例关系,而最后结果中求的也是线段之间的比例关系,所以需要成比例线段,而成比例线段在相似三角形中是非常容易得到的,故此需要构造相似三角形。根据“有平行必有相似”,我们选择作平行线,但具体在哪里作?构造出什么样的相似三角形,方法非常多。

第一种方法,从点D和点E的位置,前者是中点,后者是三等分点,于是想到把AC上剩下的那个三等分找到,过点D作DG∥BE,交AC于点G,得到双A型相似,如下图:

构造出的第一对相似三角形是△CDG∽△CBE,当然,利用DG是中位线同样可行,第二对相似三角形是△AEF∽△ACD,它们的相似比都是1:2,于是很顺利地找到AF:FD=1;

第二种方法,依然过点D作平行线,但朝另一个方向,即作DH∥AC,交BE于点H,如下图:

既然经过点D作平行线,那第一对相似三角形△BDH∽△BCE,相似比依然是1:2,中位线同样可行,可以得到DH=AE,此时第二对已经不是相似三角形了,而变成了全等,△AEF≌△DHF,结果AF:FD=1;

第三种方法,过点C作BE的平行线,使用这种方法的同学想必对中线倍长印象颇深,因为它们作出来效果的确很类似,过点C作CI∥BE,交AD延长线于点I,如下图:

这种方法在计算上稍多,同样构造出了第一对相似三角形,△AEF∽△ACI,相似比为1:3,而第二对,△BDF≌△CDI,于是FD=ID,再结合前面的AF:AI=1:3,可得结果AF:FD=1;

第四种方法,过点C作AD的平行线,和上一种方法类似,交BE的延长线于点J,如下图:

我们同样发现,构造出的第一对相似三角形,△BDF∽△BCJ,相似比为1:2,而第二对相似三角形,△AEF∽△CEJ,相似比同样为1:2,碰巧的是在两对相似三角形的对应边当中,AF与FD都对应CJ,于是AF:FD=1;

第五种方法,至此,过点C和D基本能作的平行都作了,是否能换成其它点?比如A?答案是可以,过点A作BC的平行线,交BE延长长于点K,得到双X型相似,如下图:

这一次,构造出的两对相似三角形均为X型,并且第二对相似三角形实质上是全等,即△AEK∽△CEB,相似比为1:2,从而AK=BD,于是△AFK≌△DFB,得到AF:FD=1;

第六种方法,过点B构造平行线呢?也可行,过B点作AD的平行线,交AD延长线于点M,同样得到双X型相似,如下图:

第一对相似三角形其实又是全等,△BDM≌△CDA,而第二对相似三角形,△AEF∽△MBF,相似比为1:3,若设AF=x,则AM=4x,而AD=MD=2x,得到FD=x,于是AF:FD=1。

解题反思

无论哪种构造平行线的方法,总要去尝试才能发现,在课堂上,先后有四位同学想出了不同的构造方法,对于他们来讲,这节课的收获是非常大的。只要认真去想了,也认真去做了,哪怕没有第一时间想出来,课堂上肯定有所得。特别地,每种方法中,为什么要这样构造平行线,是最值得集中注意力的时间段。而做完这道题之后,把所有这些作法都回顾一遍,归纳一下它们的共同点和不同点,就是很好的方法储备,我相信,再复杂的构造相似三角形,其根本出发点与本题是一样的。

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