在前面文章写的平面几何和立体几何的问题中,我已经讲过一些辅助线的思路,比如逆向思维,比如必然之路和必不然之路,作辅助线的方式无非:①连接,②延长,③平移,④垂直,⑤旋转,⑥翻折,⑦画圆等。
在一些已知条件看起来非常简单的几何问题中,如果不用辅助线你千愁万愁也无济于事,有时候你不懂技巧也会是同样的茫然不知所措,在冤枉路上千愁万愁的徘徊,看起来简单无比的题就成了“疑难杂症”,而只要掌握了作辅助线的基本方式和基本技巧,解决问题的思路瞬间明朗,一巧解千愁。
看看下面这道初中几何题你就能体会到技巧真的是巧妙。
已知条件给出的特殊角45°和特殊关系垂直是无法直接利用的,那么只能通过辅助线再构造特殊关系,将特殊转化为更特殊。在三角形本体图形内作辅助线显然是于事无补的,那么必然在三角形之外作辅助线,怎么做呢?旋转?不好使。翻折?分别沿AB、AC翻折△ABD、△ACD,45°转化成90°,一下有了3个直角,邻边还相等,于是补形为正方形。设未知数,用未知数和已知条件的数值表达其余长度,于是Rt△BGC勾股定理构建方程,解方程问题就得解了。
这里用了辅助线翻折的技巧,下面来看看辅助线的另一技巧:旋转。
因为此题跟上面一题非常有关联,所以一并拿来讨论一下辅助线的相应技巧。作△AMN的高如果能构造两对全等倒是非常容易,可是这里无法达成这个愿望。
无法达成愿望那就只能采取别的方式,构造全等的思路始终是对的,我们看到M、N实际上是BC、CD上的动点,相当于定角MAN在旋转,这就给了解题的灵感了,延长CB至G,使BG=DN,连接AG(实质就是把△ADN绕点A顺时针旋转90°)。
经过一次旋转,轻松构造出全等Rt△ABG≌Rt△ADN,进而证出另一对全等△AMG≌△AMN,都是“边角边”的定理,长度完成转化或者转移,问题即圆满解决了。
接着看第二小问,长度关系探究性问题不可能直接就明显地把长度关系摆得那么明显,所以不能无的放矢、盲目瞎猜,依然要完成长度的转化或者转移,完成后长度关系自然就水落石出了。通过转化或者转移让原先没有直接关联的长度产生直接关联。依然还是利用定角MAN旋转运动的特点,辅助线也依旧采用这个方式或技巧,把长度聚拢到具有特殊关系的一块。这次将△ADF绕点A顺时针旋转90°。
依然是通过旋转构造的一对全等△ABH≌△ADF,进而证明另一对全等△AEH≌△AEF,依然是“边角边”的定理。把长度聚拢到一个直角三角形中,从而用勾股定理让长度关联起来。
第三小问探究三角形面积关系还是要通过长度来探究,前面的结论要利用起来:AQ=AB(全等三角形对应边上的高相等),于是△AMN的高清楚了。显然△AFE的高就在正方形对角线上,于是△AFE的高也清楚了。两个三角形在旋转点A处的顶角相等,只需要找出另一个相等角,就可以证明它们相似,通过特殊角简单运算一下即可得出∠AMN=∠AFE,于是△AMN∽△AFE得到证明。不要忘了三角形面积公式的另一表达式S△ABC=1/2absinC。
于是同顶角相似三角形面积比转化为三角形边长相关的比,进而转化为三角形高相关的比。
第四小问实际上跟第一小问解决问题的方式是一样的,只不过前面是定角MAN在正方形内部,这里定角MAN旋转到正方形之外了而已。同样通过旋转作辅助线构造全等转化或者转移长度,从而得出顺便也就证明了结论。
小结起来,本章讲述的作辅助线的技巧旋转主要用来转化或者转移长度,从而将长度关系沟通,折叠自然也有转化或者转移长度的作用,不过主要是用来化一般为特殊、化特殊为更特殊的(向基本图形进化:正方形、等边三角形、等腰直角三角形等等)。
掌握好作辅助线的技巧,就不会出现面对本身不难的题却“山重水复疑无路”的千愁万愁的情况,用好技巧就“柳暗花明又一村”了,一巧解千愁。
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