學習到等邊三角形時,經常會碰到下面這個基本的圖形。
【基本圖形】
如圖,在等邊△ABC中,D、E分別是BC、AC上的點,且AE=CD,AD與BE相交于點P,BQ⊥AD于Q.求證:①△ADC≌△BEA;②BP=2PQ.
第①問為基本的全等證明,第②問在第①問基礎上先導角得到∠BPQ=60°,再運用30°角直角三角形性質,比較容易得到BP=2PQ。
【變形1】基于【基本圖形】的認知,除了△ADC≌△BEA全等外,還可以證明△ABD≌△BCE,對圖形的條件進行充分挖掘,設定BP⊥CP,將全等的證明環(huán)節(jié)隱藏,得到【變形1】
如圖,在等邊△ABC中,D、E分別是BC、AC上的點,且AE=CD,AD與BE相交于F,CF⊥BE.求證:BF=2AF.
從∠BFD=60°結論入手,很自然可以想到過B作AD的垂線,通過證明△ABK≌△BCF,可得BF=AK=2FK,從而得到F為AK的中點,所以BF=2AF.
【變形2】幾何題中將部分條件和結論互換后,是否仍成立,基于這個想法,得到【變形2】
如圖,在等邊△ABC中,D、E分別是BC、AC上的點,且AE=CD,AD與BE相交于F,BF=2AF,求證:CF⊥BE.
依然從2倍進行突破,繼續(xù)過B作AD的垂線,得到F為AK的中點,所以BF=AK,再證明△ABK≌△BCF,得到CF⊥BE.
【變形3】通過上述圖形中BF=2AF繼續(xù)深度考慮,繼續(xù)發(fā)現(xiàn)隱藏的結論
如圖,在等邊△ABC中,D、E分別是BC、AC上的點,且AE=CD,AD與BE相交于F,BF=2AF,求證:BD=2CD.
此問方法較多,可以從2倍出發(fā),觀察△ABF好△ACF,可以取BF的中點,通過全等可以得到△ABF的面積為△ACF面積2 倍,從而轉化到高的比為1:2,得到△BFD的面積為△CFD面積的2倍,從而推出BD=2CD.(更多方法歡迎大家進群交流研討)
【變形4】在【變形3】的證明過程中,為了降低題的難度,可以逐步設問,引導學生去說明兩三角形面積之間的關系,得到【變形4】
如圖,在等邊△ABC中,D、E分別是BC、AC上的點,且AE=CD,AD與BE相交于F,BF=2AF,求證:
方法不贅述,與【變形3】基本一致
【變形5】還是基于條件和結論互換后,是否仍然成立。先給出BD=2CD,要求去證明BF=AF
如圖,在等邊△ABC中,D、E分別是BC、AC上的點,且AE=CD,AD與BE相交于F,BD=2CD,求證:①BF=2AF;②BF⊥CF.
可以通過BD=2CD得到△ABF的面積為△ACF面積2 倍,截取BM=AF,通過全等說明△ABF的面積為△ABF的面積的2倍,所以BF=2BM=2AF。(還有另一種比較常見的方法為以B為頂點構造一個等邊三角形,運用角平分線定理進行處理)
【變形6】【基本圖形】的圖形為等邊三角形為背景,由特殊到一般進行探究,發(fā)現(xiàn)只需要滿足∠BFE與等腰三角形的頂角相等,且∠BFE為∠CFE的兩倍關系,結論依然成立。
如圖,△ABC中,AB=AC,M、E分別為AC、BC上一點,AE交BM于點F,連接CF,∠BFE=∠BAC=2∠CFE,求證:
方法不贅述,可以與上面的方法保持一致,大家可以自行思考。
【變形7】在【基本圖形】的基礎上增加中點的條件,得到新的結論
如圖,在等邊△ABC中,D、E分別是BC、AC上的點,且AE=CD,AD與BE相交于F,點M為AB的中點,求證:∠BFM=∠CFD,∠AFM=∠CFE.
由中點進行倍長處理轉移邊角關系,再構造全等,通過構造等邊三角形BFN從而可得△BFG≌△NFC,所以∠BFM=∠CFD,再由∠AFB=∠DFE=120°,所以∠AFM=∠CFE
【變形8】前面取AB的中點,將中點的位置進行變化,取AC的中點,給予一個特殊角產生新的結論
如圖,在等邊△ABC中,D、E分別是BC、AC上的點,且AE=CD,AD與BE相交于F,點G為AC的中點,∠BFG=120°,求證:AF=2FG.
構造等邊△AFN,連接CN,延長EG交CN于M,易得△FNM為等邊三角形,△AFG≌△CMG,所以AF=2FG.
【變形9】將上題中的角度進一步分解,設置兩個角的角度,隱藏中點的特殊條件,從而產生新的結論
如圖,在等邊△ABC中,D、E分別是BC、AC上的點,且AE=CD,AD與BE相交于F,點G為AC上一點,∠BFC=90°,∠CFG=30°,求證:AG⊥BG.
最后一個題供大家思考,方法和上面的非常類似