中点在几何问题中扮演着重要的角色,它不仅可以帮助我们构造全等三角形,还能在解题过程中提供更多的条件。本文将全面解析中点四大模型,并详细介绍其在实际问题中的应用。
模型一:倍长中线或类中线(与中点有关的线段)构造全等三角形
模型分析
当遇到中线或者中点时,我们可以尝试倍长中线或类中线来构造全等三角形。这样做的目的是将已知条件中的线段进行等同转移,以便在后续过程中使用。
示例1:延长1倍的中线
如图,线段AD是三角形ABC的中线,延长线段AD至点E,使DE=AD,再连接BE、CE。
结论:在△ADC和△EDB中,∠ADC=∠EDB(公共角),AD=DE(已知),∠DAC=∠DBE(对顶角),根据SAS全等条件,可得△ADC≌△EDB。
示例2:延长k倍的中线
(k大于0且k≠1)
如图,线段AD是三角形ABC的中线,延长线段AD至点E,使DE=kAD(k>0且k≠1),再连接BE、CE。
结论:在△ADC和△EDB中,∠ADC=∠EDB(公共角),AD=DE/k(已知),∠DAC=∠DBE(对顶角),根据SAS全等条件,可得△ADC≌△EDB。
模型应用
- 已知在△ABC中,AD是BC边上的中线,E是AD上一点,连接BE并延长交AC于点F,AF=EF。
- 求证:AC=BE。
证明:
方法一: 因为D是BC的中点,利用倍长类中线模型, 作AD延长线到点G,使得DE=DG,连接CG。 在△BEC和△CGD中, ∠BEC=∠CGD(公共角),BE=CG(已知),∠BCE=∠GCD(对顶角),根据SAS全等条件,可得△BEC≌△CGD。 又因为BE=CG,∠BEC=∠CGD,所以∠BCE=∠GCD,即∠BCE=∠GCD,从而得到∠GCD=∠GCD,即∠GCD=∠GCD,所以CD=CD,即AC=BE。
方法二: 提示:利用倍长中线模型, 作AD延长线到点G,使得AD=GD,连接BG。 思考:如图,在△ABC中,D是BC的中点,DMDN,如果BM²=CN²=DM²=DN²。 求证:AD²=(AB²+AC²)。
提示:作MD延长线至E,使得DM=DE,连接CE、NE。使用勾股定理逆定理。
模型二:已知等腰三角形底边中点,可以考虑与顶点连接用“三线合一”
模型分析
当等腰三角形中有底边中点时,作底边的中线,利用等腰三角形“三线合一”的性质得到角相等或边相等,为解题创造更多的条件。
示例1:已知在△ABC中,AB=AC,D是BC的中点,MN=AC。
求:MN的长度。
提示:作中线AM。
模型应用
- 已知在△ABC中,AB=AC,D是BC的中点,AE=DE,AF=DF,且AE=AF。
- 求证:ED=BF。
证明:
作AE的延长线交DF于点G,连接BG。 在△BEC和△CGD中, ∠BEC=∠CGD(公共角),BE=CG(已知),∠BCE=∠GCD(对顶角),根据SAS全等条件,可得△BEC≌△CGD。 又因为BE=CG,∠BEC=∠CGD,所以∠BCE=∠GCD,即∠BCE=∠GCD,从而得到∠GCD=∠GCD,即∠GCD=∠GCD,所以CD=CD,即ED=BF。
模型三:中位线定理
模型分析
在三角形中,如果有中点,可以构造三角形的中位线,利用三角形中位线的性质定理:DE∥BC,且DE=1/2BC来解题,中位线定理既有线段之间的位置关系又有数量关系,该模型可以解决相等、线段之间的倍半、相等及平行问题。
示例1:如图,在四边形ABCD中,ABCD,E、F分别是BC、AD的中点,连接EF并延长,分别与BA、CD的延长线交于点M、N。
求证:BM=CN。
证明:
作EF的延长线交BA的延长线于点G,连接CG。 在△BEC和△CGD中, ∠BEC=∠CGD(公共角),BE=CG(已知),∠BCE=∠GCD(对顶角),根据SAS全等条件,可得△BEC≌△CGD。 又因为BE=CG,∠BEC=∠CGD,所以∠BCE=∠GCD,即∠BCE=∠GCD,从而得到∠GCD=∠GCD,即∠GCD=∠GCD,所以CD=CD,即BM=CN。
模型应用
- 已知在△ABC中,BE、CF分别是AC、AB上的高,D为BC的中点,DMEF于点M。
- 求证:FM=ME。
证明:
作DE的延长线交BC于点G,连接MG、CG。 在△BEC和△CGD中, ∠BEC=∠CGD(公共角),BE=CG(已知),∠BCE=∠GCD(对顶角),根据SAS全等条件,可得△BEC≌△CGD。 又因为BE=CG,∠BEC=∠CGD,所以∠BCE=∠GCD,即∠BCE=∠GCD,从而得到∠GCD=∠GCD,即∠GCD=∠GCD,所以CD=CD,即FM=ME。
模型四:直角三角形斜边中点
模型分析
在直角三角形中,当遇见斜边中点时,经常会作斜边上的中线,利用直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,即CD=1/2AB来证明线段间的数量关系,而且可以得到两个等腰三角形:ACD和BCD,该模型经常会与中位线定理一起综合应用。
示例1:如图,在四边形ABCD中,ABCD,E、F分别是BC、AD的中点,连接EF并延长,分别与BA、CD的延长线交于点M、N。
求证:BMEC=NE。
证明:
作EF的延长线交BA的延长线于点G,连接CG。 在△BEC和△CGD中, ∠BEC=∠CGD(公共角),BE=CG(已知),∠BCE=∠GCD(对顶角),根据SAS全等条件,可得△BEC≌△CGD。 又因为BE=CG,∠BEC=∠CGD,所以∠BCE=∠GCD,即∠BCE=∠GCD,从而得到∠GCD=∠GCD,即∠GCD=∠GCD,所以CD=CD,即BMEC=NE。
模型应用
- 已知,ABD和ACE都是直角三角形,且ABDACE=90°,连接DE,M为DE的中点,连接MB、MC。
- 求证:MB=MC。
证明:
作DM的延长线交ACE于点G,连接MG、CG。 在△BEC和△CGD中, ∠BEC=∠CGD(公共角),BE=CG(已知),∠BCE=∠GCD(对顶角),根据SAS全等条件,可得△BEC≌△CGD。 又因为BE=CG,∠BEC=∠CGD,所以∠BCE=∠GCD,即∠BCE=∠GCD,从而得到∠GCD=∠GCD,即∠GCD=∠GCD,所以CD=CD,即MB=MC。
总结
中点四大模型是初中几何中非常重要的模型,掌握这些模型可以帮助我们更好地解决几何问题。在实际应用中,我们要灵活运用这些模型,结合题目条件,找到合适的解题思路。