一道正方形几何证明中的“变”与“不变”

今天讨论的问题在八年级正方形的几何证明中就有所涉及,如果将这个问题进行深化讨论,那么会有多少种解法呢?如果在将解题背景进行变换,那么能否总结出解决这类问题的通识通法?

那么,如果非要利用“一线三等角”解决问题,那么我们可以如何做呢?

解法1的关键是为了证明▲ABE≌▲FEM,而目前只有两组等角,只有找到一组等边才能判定全等。利用锐角三角比,可以找到边之间的等量关系,找到这组等边,才能解决问题。

       一线三等角模型可以判定两个三角形相似,但是若要判定两个三等角全等,则必须要有一组等边,不然无法证明全等。

解法2是通过找中点,构造全等三角形解决问题,此时运用的方法是“截长补短”旋转构造全等三角形。

解法3利用了轴对称的方法构造了全等,再通过等腰三角形的性质解决问题。由于要利用等腰三角形的性质,因此证明三点共线是关键!

解法4通过联结AC后得到∠ACB=45°,这是证明四点共圆的关键。


解法1本质上是利用了锐角三角形的比,找到了边之间的数量关系;方法2可以理解为将三角形进行旋转后添加辅助线;方法3利用了轴对称添加辅助线;方法4利用了四点共圆。但是由于点E为中点,特殊点,因此需要将条件一般化,观察以上几种方法是否通用(四点共圆在考试标准中不作要求,这里不予讨论)。

当点E为线段BC上的一点(不与B、C重合)时,方法2、3、4的证明与E为中点时的证明类同,此处不再详细解答,只是将方法1进行解析:

当点E为线段BC延长线上的一点(不与C重合)时,方法1的解法太过于复杂,不予采纳,此处对方法2、3的方法进行详细解析:

解法2-1利用旋转,将▲ACE绕点E旋转90°得▲EMF,此时旋转添加辅助线构造全等三角形是可行的;解法2-2是线段的“截长补短”法,当E在线段BC上时,也可以通过“截长补短”法添加辅助线,构造全等三角形。


解法3中的翻折法在这种情况下仍然可以延用。
当点E为线段CB延长线上的一点(不与C重合)时,解法1同E在线段上时的证明一致,此处对方法2及方法3进行详细解析。

若题设和结论颠倒,又变成什么样的情况呢?

根据已知条件分析,现在得到“一角一边相等”,即AE=AF,∠BAE=∠FEC;此时“截长补短法”及“一线三等角法”都可以完成这道题的证明。

若题设和结论不变,将正方形背景改为正三角形背景,又该怎么做呢?
正三角形背景下的类似问题,其实也可以用同样的方法进行解决,添线的方法和证明的思路还是一致的。
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正方形背景下的相似三角形及比例线段证明
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