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趣味幾何|逆推問題尋思路,巧妙構造“手拉手”

已知,△ABC和△ADE中,∠ACB=∠ADE=90°,DA=DE,CA=CB,連接BE,點O是BE的中點,連接OD,OC,求證:OD=OC且OD⊥OC。

分析:由題意,可以看到兩個等腰直角三角形,相信很多同學第一時間反應是“手拉手”模型,可是與“手拉手”模型的差别在于缺少了一個底邊所對應頂點共點的條件,所以這個時候我們就可以去想想能不能構造“手拉手”模型。那麼看所證明的問題,不難發現△OCD同樣是個等腰直角三角形,然而這個等腰直角三角形同樣沒有達到“手拉手”的條件,但是我們發現△OCD的底角的頂點與另外兩個三角形的底邊頂點共點,當這個時候,其實我們就可以去構造“手拉手”模型,如下圖:

我們将△OCD沿着OC翻折,就得到了一個△CDF與△CAB的“手拉手”模型,其實這道題沿着OD翻折也可以組成一個“手拉手”模型,我們這裡隻選取一個例子來講解。到了這一步,我們是根據問題來得到了一個模型,那麼我們隻要證明得到這是一個“手拉手”模型,這道題就解決了。所以既然是“手拉手”模型,肯定需要把等腰直角三角形的底角上的頂點交叉相連構造全等:

連接BF,隻要證明得到△BFC≌△ADC,那麼現在這兩個三角形,暫時我們隻有條件BC=AC,其他的條件都沒有,所以這個時候就應該去發現突破口,哪些是突破口呢,那就要好好留意題目了,題目中我們是否有一些條件到目前為止都沒有用上,很顯然,O是BE的中點肯定是有所用途的,那麼這個點我們同樣不難發現也是DF的中點,兩條線段共中點,肯定會有一組全等三角形出現:

如圖,△BOF≌△EOD(SAS),所以BF=DE=AD,就為△BCF和△ACD提供了第二個條件。至此,我們還差一個條件就能證明△BCF≌△ACD,有了兩條邊,我們證明三角形全等,需要兩條邊的就隻有SSS和SAS,而這組三角形的第三條邊明顯是我們想要得到的結論,所以就隻能通過SAS證明全等,既找其夾角∠CBF=∠CAD:

那麼在倒角的過程當中,我們要善于去發現所求的角與我們已知角之間的數量關系,這裡很明顯∠CBF=45°-∠OBF-∠ABE,而同樣的在△ABE中,∠CAD=180°-∠OED-∠ABE-3×45°=45°-∠OED-∠ABE,又因為∠OBF=∠OED,所以∠CBF=∠CAD,至此,這道題就解決了。

備注:這裡就得注意這是我們逆推的思路,而我們在實際證明當中,盡量不用翻折和旋轉,這樣就可以避免出現三點共線的證明。

解答:倍長DO至點F,連接BF,CF,CD。

∵O是BE,DF的中點

∴在△OFB與△ODE中:

△OFB≌△ODE(SAS)

∴BF=DE,∠OBF=∠OED

又∵DE=AD

∴BF=AD

又∵AC=BC,CD=CF

在△ABE中:∠CAD=180°-∠OED-∠ABE-3×45°=45°-∠OED-∠ABE

=45°-∠OBF-∠ABE

=∠CBF

∴在△BCF與△ACD中:

△BCF≌△ACD(SAS)

∴CD=CF,∠DCF=∠ACD+∠DCA=∠ACD+∠BCF=90°

既△DCF是等腰直角三角形

又∵OC是△DCF斜邊上的中線

∴OC=OD,且OC⊥OD(三線合一)

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