论文导读:几何证明题中的证明思路灵活多变。尤其是对如果需要添置辅助线才能证明或解答出结论的题目。我认为添辅助线应遵循以下三个原则。
关键词:几何证明,辅助线,原则
1、添辅助线的目的
几何证明题中的证明思路灵活多变,尤其是对如果需要添置辅助线才能证明或解答出结论的题目,学生往往就感到束手无策了,这类考查学生解决问题能力的题目,需要在认真审题,分析题目的基础上,在适当位置上添辅助线以辅助证明,才能找到解决问题的方法。
辅助线是什么呢?辅助线是为了几何命题证明的需要,在原图上添画的线,是将已知条件和未知条件紧密联系在一起,为实现解题思路而架设的桥梁。辅助线在几何证题中起着桥梁作用和化难为易的作用,它是几何证题中强有力的工具。那么应如何添辅助线呢?有无规律可循呢?辅助线没有一个固定的模式可循,是一种难度很大也饶有兴趣的技巧,非经过长期的磨练不可,不适当的辅助线非但无助于解题思路的发现和展开,反而使图形更加凌乱,使问题更加复杂,因此要靠自己多实践,从中摸出一些可行的规律,做到有目的的添加辅助线。我认为添辅助线应遵循以下三个原则。
2、添辅助线的三个原则
原则2.1、释放已知条件内涵
在几何证明中综合法是经常用到的,即从已知条件出发,根据已知的公理、定理等,逐步推理达到证出结论成立的目的,也就是由因导果,当题目较复杂时,用综合法,深挖已知中的隐含条件,力求掌握已知的全部内涵,用来加深推理,朝结论方向前进。这时从释放已知条件内涵的目的出发,适当添加辅助线将已知中的隐含条件充分显示出来,从而扩大已知条件,以便取得有关过渡性的结论,达到推导出结论的目的。根据已知条件添加辅助线一般有以下规律:
2.1.1与三角形有关的辅助线
如遇条件中有高,角平分线则可用“翻折造全等”来作辅助线;如遇条件中有中点、中线则可用“中点配中点,连成中位线”,“延长中线成倍长,造成全等三角形或平行四边形”来作辅助线。
例1:已知在中,,AD是的角平分线。
求证:
分析:要证,直接从已知条件进行推导是行不通的,
那么就需要添辅助线,因此从释放已知条件内涵出发,
尽量寻找新的条件,已知条件中AD是的角平分线,
则可用“翻折造全等”作辅助线,可以把AD看成对称轴,
把绕AD翻转,得,有,这样就将BD转移到DC所在的中,此时只需比较即可,又因为则,所以,即。
证明略。
2.1.2与四边形有关的辅助线
如遇条件中有中点、中线则所用规律与三角形相同;若为梯形则可以平移一腰,延长两腰,从小底的两端向大底引垂线,作中位线;若为四边形可平移对角线;平行四边形的辅助线添加法类似于梯形。
例2:在梯形ABCD中,//BC,。
求证:AB=DC。
分析:要证AB=DC,只有根据已知条件,添加适当的辅助线把已知和结论联系起来,才能找到解题思路;由于
四边形ABCD是梯形,所以可按规律平移一腰,将
DC平移至AE,这样就把AB,DC放在了同一个三角
形中,即,于是只需证AB=AE,又因为
,,从而,
所以AB=AE。
证明略。
2.1.3与圆有关的辅助线
如遇条件中有切线,则作弦切角;两圆相交作公共弦或连心线;两圆相切或相离作内外公切线或连心线;如遇弧,则弧上的弦是辅助线;如遇弦,弦心距为辅助线;条件是圆的直径或半径,则经过直径或半径端点的切线为辅助线。
例3:⊙和⊙相交于P,Q两点,AB是外公切线,A,B都是切点。论文发表。
求证:
分析:要证,根据
图形的特点可以通过添辅助线把和
三角形的内角和联系起来,由于已知条件中有⊙和⊙相交,所以按规律作公共弦或连心线,若作连心线并不能达到目的,于是作公共弦,连接PQ,这样就可以把和的内角和联系起来;由已知AB是两圆的外公切线,可知,;又因为,则,即。
证明略。
原则2.2构造所需图形
证明几何题的另一种方法是分析法,即由所需证明的结论向条件追溯逐步到达已知条件为止,也就是执果索因,在分析过程中,图形之间的关系不断发现和认识,当推理达到某一层次,所需的图形关系难以实现时,可设想或预见到要构造某种图形,借以把推理继续下去,这就需要为出现这种图形而添加辅助线。如何构造图形呢?一般可以概括为以下三种情况。
2.2.1模拟构造:即已知图形中存在某种图形,再模仿它作出与之全等、相似或有其它关系的图形。
例4:已知在中,,AB=AC,BD是中线,AE⊥BD于F交BC于E。
求证:。
分析:证两个角相等,直接推导角之间的关系是行不通的,可借助全等三角形,但已知图形并没有全等三角形,因此要添加辅助线来构造,作的平分线AG交BD于G,这样就构造了全等三角形,,。
证明:作的平分线AG交BD于G,
∵互余, 互余,
∴
又∵AB=AC, ,
∴
∴AG=CE,AD=CD,
∴
∴.
2.2.2 变换构造:把已知图形中的某一部分平移、翻转或旋转使之出现所需的图形。
例5:在正方形ABCD中,,E,F分别在AD,DC上。
求证:EF=AE+FC
分析:要证EF=AE+FC,可设想把AE,FC
放在同一条直线上,再与EF比较,于是把
Rt以B为中心旋转,得
Rt,有,
,,这样就把AE,FC放
在了同一条直线上,即为,于是只需证
,即证,又因为
,所以。论文发表。
证明略。
2.2.3对称构造:这种方法多出现在轴对称图形上,所以添加辅助线成对出现、对称出现,这就是对称构造。
例6:已知中,BD,CE分别是的平分线,且BE=CD
求证:AB=AC
分析:要证AB=AC,只需证,虽然这两个角分别含在和中,而这两个三角形全等的条件不够,因为只有两个条件BE=CD,BC=CB,为此按对称构造的策略添加辅助线。
证明:过点C作CQ∥AB交BD的延长线于Q,过点B作BP∥AC交CE的延长线于P,
∵BP∥AC,CQ∥AB
∴
∴
又∵,
∴,
∴PB=CB,QC=CB
∴PB=QC
∵BE=CD
∴
∴
∴
∴
∴AB=AC
原则2.3 化繁为简
用原则1、2添加辅助线要注意把复杂的图形分解为简单的图形,把复杂的问题分解为若干个简单的问题,把不规则图形转化为规则图形,使原题转变为较容易解决的问题。
添加辅助线的三个原则是相辅相承的,证题解题过程中,往往要综合运用这三个原则。
例7:已知AD是的的平分线,AD=AB,CM⊥AM。论文发表。
求证:
分析:要证,可设想把
AB,AC,AM放在同一条直线上,由于AD是角平分
线,AM是垂线,那么可通过变换构造把绕AM
翻转得Rt,于是,
,这样就把AB,AC放在了一条直线上,
如何把AM也放在这条直线上呢?从释放已知条件内
涵出发,由于M是的中点,那么可按规律“中点
配中点,连成中位线”作辅助线,过M作∥BD
交于则,又∵AB=AD,则
,又∵,
∴,即。
证明略。
以上例题都是依据释放已知条件内涵、构造所需图形、化繁为简这三个原则添辅助线的,从这些例题的辅助线添置中,可以得出添辅助线不能死记硬背,要从已知条件出发,看已知给出什么图形,再看求证的结论是什么,要推出这个结论应具备哪些条件,利用已掌握的有关知识围绕图形找联系、看变化,从而正确添加辅助线,找出解题思路;另外只有经过不断做题、总结、积累才能添好辅助线。
参考文献:
[1]王长明. 怎样添加平面几何辅助线[M]. 中国致公出版社, 2003年.
[2]袁晓东. 浅谈几何辅助线[M]. 北京师范大学出版社, 1984年.
[3]严济慈. 几何证题法[M].高等教育出版社,1983年.