作辅助线的技巧之一:截长补短

【方法说明】

遇到求证线段和差及倍半关系时,可以尝试截长补短的方法.

截长指在长线段中截取一段等于另两条中的一条,然后证明剩下部分等于另一条;

补短指将一条短线段延长,延长部分等于另一条短线段,然后证明新线段等于长线段.

题目中常见的条件有等腰三角形(即两条边相等),或角平分线(即两个角相等),通过截长补短后,并连接一些点,构造全等得出最终结论.

【方法归纳】

1.如图,若要求证AB+BD=AC,可以在线段AC上截取线段AB′=AB,并连接DB,证明B′C=BD即可;或延长AB至点C′使得AC′=AC,并连接BC′,证明BC′=BD即可.

2.如图,若要求证AB+CD=BC,可以在BC上截取线段BF=AB,再证明CD=CF即可;或延长BA至点F,使得BF=BC,再证明AF=CD即可.

图(1) 图(2)

3.在一个对角互补的四边形中,有一组邻边(AB=AD)相等,可以使用补短的方法延长另外两边的一条,构建全等三角形.

【典型例题】

(2009广州)如图,边长为1的正方形ABCD被两条与边平行的线段EF、GH分割为四个小矩形,EF与GH交于点P.

(1)若AG=AE,证明:AF=AH;

(2)若∠FAH=45°,证明:AG+AE=FH;

(3)若Rt△GBF的周长为1,求矩形EPHD的面积.

【思路点拨】

(1)证明AF=AH,因此先连接AH、AF.证明线段相等可考虑三角形全等的方法,观察发现只要证明Rt△ADH≌Rt△ABF(或Rt△AGH≌Rt△AEF)即可;

(2)证明AG+AE=FH这种线段和的问题,可以考虑截长补短,发现在FH上截取的方法不好证明,可以考虑补短的方法.本题可以考虑把AG+AE转化为DH+BF,延长延长CB至点M,使得BM=DH,然后证明MF=FH即可;

(3)由于矩形EPHD的边长并不知道,可以采用设未知数的方式,本题可以设ED=x,DH=y,则S矩形EPHD=xy,根据Rt△GBF的周长为1,即可找到x与y的关系并求出面积.

【解题过程】

解:(1)连接AH、AF.

∵四边形ABCD是正方形,∴AD=AB,∠D=∠B=90°.

∵ADHG与ABFE都是矩形,∴DH=AG,AE=BF,

又∵AG=AE,∴DH=BF.

在Rt△ADH与Rt△ABF中,∵AD=AB,∠D=∠B=90°,DH=BF,

∴Rt△ADH≌Rt△ABF,∴AF=AH.

(2)【方法一】

延长CB至点M,使得BM=DH,并连接AM,FH.

∵四边形ABCD是正方形,∴AD=AB,∠D=∠B=90°.

∴∠D=∠ABM=90°,∴△ABM≌△ADH,∴AM=AH,∠MAB=∠DAH.

∵∠FAH=45°,

∴∠MAF =∠BAF+∠MAB=∠BAF+∠DAH=90°-45°=45°=∠FAH

又∵AF=AF,∴△AMF≌△AHF.∴MF=HF.

∵MF=MB+BF=HD+BF=AG+AE,∴AG+AE=FH.

【方法二】

将△ADH绕点A顺时针旋转90°到△ABM的位置.

在△AMF与△AHF中,

∵AM=AH,AF=AF,∠MAF=∠MAH-∠FAH=90°-45°=45°=∠FAH,

∴△AMF≌△AHF.∴MF=HF.

∵MF=MB+BF=HD+BF=AG+AE,∴AG+AE=FH.

(3)设ED=x,DH=y,则GB=AB-AG=1-y,BF=BC-BF=1-x,

∴在Rt△GBF中,GF2=GB2+BF2=(1-y)2+(1-x)2,

∵Rt△GBF的周长为1,∴GF=1-GB-BF=1-(1-x)-(1-y)=x+y-1,

∴(x+y-1)2=(1-y)2+(1-x)2得xy=1/2,

∴矩形EPHD的面积S=ED·DH= xy=1/2.

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