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问题背景
原题背景:沪教版八年级第二学期第22章第三节“特殊的平行四边形”例题
结合∠B=EAF=60°, ABCD是菱形,有以下几种添线策略:
解法1:如图2,联结AC,利用菱形和等边△的性质证明△BAE≌△CAF,如图3,也可以证明△AEC≌△AFD,从而证明AE=AF.
解法2:如图4,过点A分别作BC和CD的垂线AM和AN,利用四边形内角和证明∠MAN=60°,利用菱形性质,证明△AME≌△ANF,从而证明AE=AF.
解法3:如图5,在BC、DC上分别截取BE=DG,联结AE、AG.通过构造△ABE≌△ADG,得到∠AGF=∠AEC,利用∠AEC与∠AFC互补,得到∠AEC=∠AFG,进而通过等量代换得到∠AGF=∠AFG,从而证明AE=AF.
问题变式
对于方法①,如图7,根据已知条件可知AE=AF,AD=AC,∠D=∠ACB=60°,但是∠D=∠ACB不是夹角而是对角,因此方法①不适用;
对于方法②,如图8,根据Rt△AME≌Rt△ANF,得到ME=NF,进而得到CE=DF,从而证明△AEC≌△AFD,进而通过角的和差转化证明∠EAF=60°;
具体解法:过点A作AM⊥BC,AN⊥CD,由AM和AN为高,得AM=AN,则Rt△AME≌Rt△ANF,即ME=NF,易证△ABC和△ACD为等边三角形,得BC=CD,即CM=DN,即CE=DF,即得△ACE≌△ADF,即∠EAC=∠DAF,∠EAF=∠EAC+∠CAN+∠NAF=∠DAF+∠NAF+∠CAN=60°.
对于方法③,如图9,根据Rt△ABG≌Rt△ADF,通过图中的邻补角以及四边形的内角和360°证明∠EAF=60°.
具体解法:在BC上截取BG=DF,联结AG,易证△ABG≌△ADF.即AG=AF,∠AGB=∠AFD,由AE=AF,得AG=AE,即∠AGE=∠AEG,由邻补角的性质,可得∠AEC+∠AFC=180°,即∠EAF+∠C=180°,由∠C=120°,得∠EAF=60°.
问题背景中的三种做法:①联结AC;②过点A分别作BC和CD的垂线AM和AN;③在BC、DC上分别截取BE=DG,联结AE、AG这三种做法是否可行?
对于方法①,由于去掉了∠B=60°的条件,因此联结AC就显得没有意义了;
对于方法②和方法③,仍旧是延用了∠EAF=∠B,∠EAF+∠C=180°的条件,因此这两种方法仍旧可行.
但是仍旧可以延用构造全等三角形证明线段相等的方式,若以AE、EF为边构造全等三角形,若构造与△ECF全等的三角形,则需要在△ABE中构造120°角;同样地,若构造与△ABE全等的三角形,则需要在△ABE中构造60°角.
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