一道梯形几何证明的解法探究

在沪教版八年级下册课本100页中的一道习题的背景是梯形,其中涉及了丰富的几何元素:角平分线和中点,其中渗透了常见的与中点和角平分线相关的添线方法。当题设和结论进行相应的变化后,仍然成立,本文就来具体探究下这道题的解法特点,并进行相应的变式进行探究。

课本中的这道例题利用点E是AB中点,并且满足CD=AD+BC,通过构造中位线,利用了平行线和等腰三角形的性质得到了DE⊥EC、DE平分∠ADC及CE平分∠BCD.
本题的突破口在于E是AB中点,那么本题可否倍长中线进行证明呢?
通过倍长中线,利用全等三角形的性质以及等腰三角形的三线合一,可以得到DE⊥EC、DE平分∠ADC及CE平分∠BCD,本题可以向下倍长(图1)或向上倍长(图2)。

分析:和例题相比较,这是题设“CD=AD+BC"和结论"DE平分∠ADC”互换了,但是证明方法是否可以延用呢?本题中除了中点的特点,还可以利用角平分线的性质添加辅助线。

证法1:构造梯形的中位线,利用平行线及等腰三角形的性质证明。
证法2:倍长中线,利用平行线和角平分线以及全等三角形的性质得证。值得注意的是,已知条件中是DE平分∠ADC,因此延长CE、DA交于点H,此时构造了等腰三角形DGC;若已知条件是CE平分∠BCD,则延长DE、CB交于一点,根据角平分线位置进行倍长中线构造等腰三角形
证法3:利用角平分线的性质做垂线,利用角平分线的性质定理以及全等三角形的性质定理证明,证明的过程比较麻烦,要利用三次全等进行证明。
若E为AB边上任意一点只能利用倍长中线的方法来证明CD=AD+BC,此时构造中位线及做垂线的的方法就略显局限性了。
分析:由于要证明E为AB中点,因此仍旧可以通过延长DA、CE交于点H,利用CD=AD+BC,构造全等三角形。本题中不能通过构造中位线法或做垂线法证明。

当本题中的条件改为“ABCD为梯形,DE平分∠ADC,CE平分∠BCD”时,可以利用角平分的性质定理直接得到E为AB中点。

由此,我们可以推断出:对于梯形ABCD,AD//BC中,当①DE平分∠ADC(CE平分∠BCD);②E为AB中点;③CD=AD+BC中的任意2个为条件可以推出另一条结论。添线的方法可以构造中位线、倍长中线、向角的两边作垂线等,根据条件的不同,方法各有不同,但是倍长中线法是通法,其他两种方法有其一定的局限性。

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