前面有一篇短文专门讨论过一种一线三等角模型,只不过模型被特殊化成了“一线三垂直”,要求三等角都是90°。
一线三等角模型可以更一般一些,如果没有再加上其他线段相等的条件,那会形成多个相似三角形,就不是初二的内容。初二只涉及三角形全等的概念,所以,在初二阶段,更具一般性的一线三等角模型其实还必有其他的特殊的已知条件,以确定其他的角或线段,把模型又“特殊化”了。
1.例一:
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如图,△ABC为等边三角形,D、E分别在BC、AC上,BE、AD交于F,∠AFE=60°。求证:AD=BE
这道题的结论可以换一种说法,即:等边三角形中,从两个角顶点向对应边引出的两条线段如果夹角是60°,则这两条线段相等。
首先问,一线三等叫在哪?
在线段AD上,有三个60°角的顶点,其中两个是对顶角,一个被AD分割;在线段BE上,也有三个60°角的顶点,也是有两个为对顶角,一个被BE分割。
我们以前说过,等边三角形的背景,会给构造全等三角形提供更加优越的条件。再加上另外一个已知角也是60°,就可能提供或构造更多的相等关系。
仔细分析题图,确实如此。
结合题目要求证的结论,我们很直观地把目标锁定在三角形ABD和BCE上。
很明显,这两个三角形已经有一线一角相等:AB=BC;∠ABD=∠BCE,再找一角或一线段相等即可。由于另一个已知条件是求证相等的两线段夹角为60°,我们应该是推出另有一对角相等,而不是一对线段相等。
如果把60°角BFD看成是∠AFB的外角,则:∠ABF+∠BAF=60°。而:∠ABF+∠CBF=60°,所以:∠BAF=∠CBF=∠CBE。至此,ASA完全具备。
2.例二:
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如图,△ABC为等边三角形,D、E、F分别在AB、BC、AC上,BE、AD交于F,∠DEF=60°。求证:CF=BE
要求相等的两条线段CE和BE所在的两个三角形已经有一对边和一对角相等,现在还需要一对合适的边或角相等即可完成证明全等。那么是选择哪一对角或边的相等作为证明的目标呢?
如果是证明BE=CF,显然不合适,因为这是全题的目标,应该不能作为证明一个阶段性目标的条件。
如果是证明DE=EF,也不合适,因为SSA不足以作为全等的条件。
以上用排除法,证明了不能选择一对边作为这一步的证明目标,那就只能选择一对角作为证明目标了。证明哪一对角相等呢?
其实选择哪一对是没有本质区别的,因为在一个三角形中,三角的总和总是180°,在已知一角是60°的情形下,另外两角和肯定是120°,其中一对角相等同时也意味着另一对角也相等,这其实是同一个命题。就看选择哪一对角相等对我们自己来说更容易些。
容不容易主要看我们对那个已知的60°角的应用。
我们在题图中抽象出一个四边形ABEF出来,角A和B已知为60°,所以∠BEF+∠EFA=240°。因为∠DEF=60°,所以∠EFA+∠BED=180°,即两角互补。但显然∠EFA和∠EFC也互补,所以∠BED=∠EFC。这样,我们就发现了另外一对相等的角,因此△BDE和△CEF全等的条件AAS全部具备了。
3.例三:
已知,在四边形ABCD中,AD∥BC,AB=AD,∠ABC=2∠C=2x,点E在AD上,点F在DC上。
(1)如图1,若x=45°,∠BDC的度数是?
(2)如图2,当x=45°,∠BEF=90°时,求证:BE=FE;
(3)如图3,若x=30°,则当∠BEF=?时,使得BE=FE成立?
思路解析:
(1)比较简单,思路略。
(2)当x=45时,连接B、D,通过简单计算,易知:
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∠BAD=∠ABC=90°,∠C=45°;
∠ADC=135°,△BDC是等腰直角三角形。
这样,就形成了三个直角三角形的顶点在同一条直线BD上的局面,其中有两个为等腰直角三角形,现在需要证明第三个也是等腰直角三角形。
此时,因为BE和EF还未证明相等,所以:
过F向AD作垂线并不足够构造两个直角三角形全等的条件HL,需要另想他法。
这时,应该回头向题干要已知条件,可以发现有个已知条件是可以利用的,即:AB=AD。
我们可以在AB上取G点,使BG=ED。因为AB=AD,所以可以推知:AG=AE,从而知道△GAE也是一个等腰直角三角形。
所以:∠BGE=∠EDF=135°
从而证明:△BGE≌△EDF(ASA)
(3)此问我们可以换一种问法,即:当BE=FE时,∠BEF为多少度?
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如果我们参照第(2)的思路,也能够证明
△BGE≌△EDF,则我们可以推算出∠BEF=120°。
因为∠DEF=∠GBE,所以,∠DEF+∠GEB=∠GBE+∠GEB=∠AGE=30°
所以,∠BEF=180°-∠AEG-∠DEF-∠GEB=180°-30°-30°=120°。
但是,如果我们在AB上取了BG=ED,可以通过计算发现:
∠A=120°;∠ADC=150°;∠BGE=∠ADC=150°;
这时,再加上BG=ED,BE=FE,我们得到了SSA,按照一般三角形的全等条件,SSA是不足够证明△BGE≌△EDF的,我们得换思路来求角BEF了。
这时一个典型的求未知角的题,不是证明题。这样的题,我们可以从已知条件出发,看能不能在不断推出的新的结论中发现求得未知角的线索。
我们先连上B、D,因为我们知道∠DBC会等于30°,因为△ABD是一个顶角为120°的等腰三角形。
这样△DBC也是一个顶角为120°的等腰三角形,。
接着过E作EG∥DC交BC于G,则EG=CD,ED=GC,∠EGB=∠C=30°,四边形DEGC是一个平行四边形。
当发现∠DBC=∠EGB=30°时,我们就发现四边形EBGD是一个等腰梯形了。这样:
DG=BE=EF。这样,我们接着发现四边形DEGF也是一个等腰梯形。
而∠DGE既在等腰梯形EBGD中,和∠DBE因为对称而相等;也在等腰梯形DEGF中,和∠GDF因为平行而相等,而∠EFD和∠GDF因为对称而相等。所以,最终:
∠EFD=∠EBD。所以:
在8字形EBDF中,∠BEF=∠BDC=120°。
从本例可以看出,虽然一线三等角模型有着较多的相等的线段,但求出某一个未知的角度也可能并不容易。需要经过很多的线段和角度转移才能得出最终的结论。
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