三角形(十四)
我们来看手拉手模型的一些具体应用,学习一下“套路”。
例:若△ABC、△CDE和△EFG都是正三角形,且D是AG中点,求证:△BFD是正三角形。
这何止手拉手啊,都心连心了。
我们该如何考虑这个问题呢?
除了两个手拉手以外,这个题目中还有一个条件:D是AG的中点。所以我们首先得到的是AD=DG,先把题目中那些看起来很不一样的条件给推一下,虽然不会马上知道有什么用,但是有这个结论放在脑海里,一会没准就能用上。
当然,如果你觉得题设中所有的条件都差不多,那么就按照顺序来推一下,并且把得到的直接结论尽量在图上用容易区分的记号予以标注。
接下来我们来处理手拉手模型。由△ABC和△CDE有公共顶点,马上可以知道△ACD全等于△BCE……
等等,△BCE在哪里呢?既然还没有构成三角形,那么我们首先就要把△BCE补起来。你说贼老师你知道答案了所以才这么做的。非也非也,我自己在做的时候,第一步也就是这样来的,事实上我也不知道对错,但是这么明显的全等三角形,而且又是符合模型的使用条件的,不连实在是说不过去。我也是做了一次尝试,如果下不去大不了再换路子,但是从尝试的角度来说,这是一种最自然的思路。
于是我们马上得到了AD=BE,等等,似乎我们刚才得到过一个和AD相关的结论?没错,AD=DG,于是我们可以得到AD=BE=DG。
我们似乎还有一个正三角形的条件没有用上。如果注意到EF=FG,加上图作得准确,我们很容易想到:△EBF和△GDF是否全等的问题。
当然全等啊!你把最后的结论拎出来看就知道BF=FD,而有两条边相等判别三角形全等的办法只有两种:SSS和SAS,显然SSS不行,因为最后要你证的就是其中一组S相等成立,所以只剩下唯一的办法:SAS,即证明∠BEF=∠DGF。
这时候怎么证明?
我们发现∠EFG=60°,而如果∠BEF=∠DGF的话,也就意味着BE和DG所成的夹角为60°。这其实就是一个旋转变换,把△BEF旋转到△DGF,如果注意到△ACD是由△BCE旋转60°得到,那么马上可以知道BE和AD的夹角为60°,从而BE和DG的夹角也是60°。
最苦难的一步终于过去了,剩下的无非就是利用角度之间的关系把细节补充完整。我们设EF和AG交于K,EB和AG交于P,则∠EPG=60°。而∠PEK+∠EPG=∠EKG=∠AKF=∠EFG+∠KGF,所以有∠PEK=∠KGF,我们得到△BEF全等于△DGF,于是BF=FD,且夹角为60°,命题得证。
事实上,本题是第15届全苏奥林匹克竞赛题,有一定的难度。特别是BE和DK的夹角为60°算是本题的题眼。然而,如果你确实深刻理解了手拉手模型的本质,结合从结论出发,我们发现对正△BFD和正△EFG使用手拉手模型,马上可以看出△EBF和△GDF之间的旋转关系,从而对应的角和边的关系一目了然,就把证明的目标转化成证明BE=DG,且BE和DG的夹角为60°,要证明这个结论,必然要通过其他两个正三角形的手拉手模型。
你看,理解基本概念,掌握本质重不重要?