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与平行四边形有关的常用辅助线作法归类解析
本文结合例题归纳六类与平行四边形有关的常见辅助线,供同学们借鉴:
第一类:连结对角线,把平行四边形转化成两个全等三角形。
例1如左下图1,在平行四边形中,点在对角线上,且,请你以为一个端点,和图中已标明字母的某一点连成一条新线段,猜想并证明它和图中已有的某一条线段相等(只需证明一条线段即可)
⑴连结 ⑵
⑶证明:连结,设交于点O
∵四边形为平行四边形 ∴
∵ ∴ 即
∴四边形为平行四边形 ∴
第二类:平移对角线,把平行四边形转化为梯形。
例2如右图2,在平行四边形中,对角线和相交于点O,如果,
,,那么的取值范围是( )
A B C D
解:将线段沿方向平移,使得,,则有四边形为平行四边形,∵在中, ,,
∴,即 解得 故选A
第三类:过一边两端点作对边的垂线,把平行四边形转化为矩形和直角三角形问题。
例3已知:如左下图3,四边形为平行四边形
求证:
证明:过分别作于点,的延长线于点F
∴
则
∵四边形为平行四边形 ∴∥且,
∴ ∵
∴ ∴
∴
第四类:延长一边中点与顶点连线,把平行四边形转化为三角形。
例4:已知:如右上图4,在正方形中,分别是、的中点,与交于点,求证:
证明:延长交的延长线于点
∵四边形为正方形
∴∥且,,
∴ 又∵, ∴≌
∴ ∵ ∴
∵ ∴≌ ∴
∵ ∴ ∴,则
∴
第五类:延长一边上一点与一顶点连线,把平行四边形转化为平行线型相似三角形。
例5如左下图5,在平行四边形中,点为边上任一点,请你在该图基础上,适当添加辅助线找出两对相似三角形。
解:延长与的延长线相交于,则有
∽,∽,∽
第六类:把对角线交点与一边中点连结,构造三角形中位线
例6已知:如右上图6,在平行四边形中,,,
交于,求
解:连结交于点,连结
∵四边形为平行四边形 ∴
∵ ∴∥且 ∴
∵ ∴ ∴
∴ ∴
综上所述,平行四边形中常添加辅助线是:连对角线,平移对角线,延长一边中点与顶点连线等,这样可将平行四边形转化为三角形(或特殊三角形)、矩形(梯形)等图形,为证明解决问题创造条件。
四边形
平行四边形出现,对称中心等分点。梯形问题巧转换,变为△和□。
平移腰,移对角,两腰延长作出高。如果出现腰中点,细心连上中位线。
上述方法不奏效,过腰中点全等造。证相似,比线段,添线平行成习惯。
等积式子比例换,寻找线段很关键。直接证明有困难,等量代换少麻烦。
斜边上面作高线,比例中项一大片。
梯形的辅助线
口诀:
梯形问题巧转换,变为△和□。平移腰,移对角,两腰延长作出高。如果出现腰中点,细心连上中位线。上述方法不奏效,过腰中点全等造。
通常情况下,通过做辅助线,把梯形转化为三角形、平行四边形,是解梯形问题的基本思路。至于选取哪种方法,要结合题目图形和已知条件。常见的几种辅助线的作法如下:
作法
图形
平移腰,转化为三角形、平行四边形。
平移对角线。转化为三角形、平行四边形。
延长两腰,转化为三角形。
作高,转化为直角三角形和矩形。
中位线与腰中点连线。
(一)、平移
1、平移一腰:
例1. 如图所示,在直角梯形ABCD中,∠A=90°,AB∥DC,AD=15,AB=16,BC=17. 求CD的长.
解:过点D作DE∥BC交AB于点E.
又AB∥CD,所以四边形BCDE是平行四边形.
所以DE=BC=17,CD=BE.
在Rt△DAE中,由勾股定理,得
AE2=DE2-AD2,即AE2=172-152=64.
所以AE=8.
所以BE=AB-AE=16-8=8.
即CD=8.
例2如图,梯形ABCD的上底AB=3,下底CD=8,腰AD=4,求另一腰BC的取值范围。
解:过点B作BM//AD交CD于点M,
在△BCM中,BM=AD=4,
CM=CD-DM=CD-AB=8-3=5,
所以BC的取值范围是:
5-4<BC<5+4,即1<BC<9。
2、平移两腰:
例3如图,在梯形ABCD中,AD//BC,∠B+∠C=90°,AD=1,BC=3,E、F分别是AD、BC的中点,连接EF,求EF的长。
解:过点E分别作AB、CD的平行线,交BC于点G、H,可得
∠EGH+∠EHG=∠B+∠C=90°
则△EGH是直角三角形
因为E、F分别是AD、BC的中点,容易证得F是GH的中点
所以
3、平移对角线:
例4、已知:梯形ABCD中,AD//BC,AD=1,BC=4,BD=3,AC=4,求梯形ABCD的面积.
解:如图,作DE∥AC,交BC的延长线于E点.
A
B
D
C
E
H
∵AD∥BC ∴四边形ACED是平行四边形
∴BE=BC+CE=BC+AD=4+1=5,DE=AC=4
∵在△DBE中, BD=3,DE=4,BE=5
∴∠BDE=90°.
作DH⊥BC于H,则
.
例5如图,在等腰梯形ABCD中,AD//BC,AD=3,BC=7,BD=,求证:AC⊥BD。
解:过点C作BD的平行线交AD的延长线于点E,
易得四边形BCED是平行四边形,
则DE=BC,CE=BD=,
所以AE=AD+DE=AD+BC=3+7=10。
在等腰梯形ABCD中,AC=BD=,
所以在△ACE中,,
从而AC⊥CE,于是AC⊥BD。
例6如图,在梯形ABCD中,AB//CD,AC=15cm,BD=20cm,高DH=12cm,求梯形ABCD的面积。
解:过点D作DE//AC,交BC的延长线于点E,
则四边形ACED是平行四边形,
即。
所以
由勾股定理得
(cm)
(cm)
所以,即梯形ABCD的面积是150cm2。
(二)、延长
即延长两腰相交于一点,可使梯形转化为三角形。
例7如图,在梯形ABCD中,AD//BC,∠B=50°,∠C=80°,AD=2,BC=5,求CD的长。
解:延长BA、CD交于点E。
在△BCE中,∠B=50°,∠C=80°。
所以∠E=50°,从而BC=EC=5
同理可得AD=ED=2
所以CD=EC-ED=5-2=3
例8. 如图所示,四边形ABCD中,AD不平行于BC,AC=BD,AD=BC. 判断四边形ABCD的形状,并证明你的结论.
解:四边形ABCD是等腰梯形.
证明:延长AD、BC相交于点E,如图所示.
∵AC=BD,AD=BC,AB=BA,
∴△DAB≌△CBA.
∴∠DAB=∠CBA.
∴EA=EB.
又AD=BC,∴DE=CE,∠EDC=∠ECD.
而∠E+∠EAB+∠EBA=∠E+∠EDC+∠ECD=180°,
∴∠EDC=∠EAB,∴DC∥AB.
又AD不平行于BC,
∴四边形ABCD是等腰梯形.
(三)、作对角线
即通过作对角线,使梯形转化为三角形。
例9如图6,在直角梯形ABCD中,AD//BC,AB⊥AD,BC=CD,BE⊥CD于点E,求证:AD=DE。
解:连结BD,
由AD//BC,得∠ADB=∠DBE;
由BC=CD,得∠DBC=∠BDC。
所以∠ADB=∠BDE。
又∠BAD=∠DEB=90°,BD=BD,
所以Rt△BAD≌Rt△BED,
得AD=DE。
(四)、作梯形的高
1、作一条高
例10如图,在直角梯形ABCD中,AB//DC,∠ABC=90°,AB=2DC,对角线AC⊥BD,垂足为F,过点F作EF//AB,交AD于点E,求证:四边形ABFE是等腰梯形。
证:过点D作DG⊥AB于点G,
则易知四边形DGBC是矩形,所以DC=BG。
因为AB=2DC,所以AG=GB。
从而DA=DB,于是∠DAB=∠DBA。
又EF//AB,所以四边形ABFE是等腰梯形。
2、作两条高
例11、在等腰梯形ABCD中,AD//BC,AB=CD,∠ABC=60°,AD=3cm,BC=5cm,
求:(1)腰AB的长;(2)梯形ABCD的面积.
A
B
C
DD
ED
FD
解:作AE⊥BC于E,DF⊥BC于F,又∵AD∥BC,
∴四边形AEFD是矩形, EF=AD=3cm
∵AB=DC
∵在Rt△ABE中,∠B=60°,BE=1cm
∴AB=2BE=2cm,
∴
例12如图,在梯形ABCD中,AD为上底,AB>CD,求证:BD>AC。
证:作AE⊥BC于E,作DF⊥BC于F,则易知AE=DF。
在Rt△ABE和Rt△DCF中,
因为AB>CD,AE=DF。
所以由勾股定理得BE>CF。即BF>CE。
在Rt△BDF和Rt△CAE中
由勾股定理得BD>AC
(五)、作中位线
1、已知梯形一腰中点,作梯形的中位线。
例13如图,在梯形ABCD中,AB//DC,O是BC的中点,∠AOD=90°,求证:AB+CD=AD。
证:取AD的中点E,连接OE,则易知OE是梯形ABCD的中位线,从而OE=(AB+CD)①
在△AOD中,∠AOD=90°,AE=DE
所以 ②
由①、②得AB+CD=AD。
2、已知梯形两条对角线的中点,连接梯形一顶点与一条对角线中点,并延长与底边相交,使问题转化为三角形中位线。
例14如图,在梯形ABCD中,AD//BC,E、F分别是BD、AC的中点,求证:(1)EF//AD;(2)。
证:连接DF,并延长交BC于点G,易证△AFD≌△CFG
则AD=CG,DF=GF
由于DE=BE,所以EF是△BDG的中位线
从而EF//BG,且
因为AD//BG,
所以EF//AD,EF
3、在梯形中出现一腰上的中点时,过这点构造出两个全等的三角形达到解题的目的。
例15、在梯形ABCD中,AD∥BC, ∠BAD=900,E是DC上的中点,连接AE和BE,求∠AEB=2∠CBE。
解:分别延长AE与BC ,并交于F点
∵∠BAD=900且AD∥BC
∴∠FBA=1800-∠BAD=900
又∵AD∥BC
∴∠DAE=∠F(两直线平行内错角相等)
∠AED=∠FEC (对顶角相等)
DE=EC (E点是CD的中点)
∴△ADE≌△FCE (AAS)
∴ AE=FE
在△ABF中∠FBA=900 且AE=FE
∴ BE=FE(直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半)
∴ 在△FEB中 ∠EBF=∠FEB
∠AEB=∠EBF+ ∠FEB=2∠CBE
A
B
D
C
E
F
例16、已知:如图,在梯形ABCD中,AD//BC,AB⊥BC,E是CD中点,试问:线段AE和BE之间有怎样的大小关系?
解:AE=BE,理由如下:
延长AE,与BC延长线交于点F.
∵DE=CE,∠AED=∠CEF,
∠DAE=∠F
∴△ADE≌△FCE
∴AE=EF
∵AB⊥BC, ∴BE=AE.
例17、已知:梯形ABCD中,AD//BC,E为DC中点,EF⊥AB于F点,AB=3cm,EF=5cm,求梯形ABCD的面积.
解:如图,过E点作MN∥AB,分别交AD的延长线于M点,交BC于N点.
A
B
C
D
E
F
M
N
∵DE=EC,AD∥BC
∴△DEM≌△CNE
四边形ABNM是平行四边形
∵EF⊥AB,
∴S梯形ABCD=S□ABNM=AB×EF=15cm2.
【模拟试题】(答题时间:40分钟)
1. 若等腰梯形的锐角是60°,它的两底分别为11cm,35cm,则它的腰长为__________cm.
2. 如图所示,已知等腰梯形ABCD中,AD∥BC,∠B=60°,AD=2,BC=8,则此等腰梯形的周长为( )
A. 19 B. 20 C. 21 D. 22
3. 如图所示,AB∥CD,AE⊥DC,AE=12,BD=20,AC=15,则梯形ABCD的面积为( )
A. 130 B. 140 C. 150 D. 160
*4. 如图所示,在等腰梯形ABCD中,已知AD∥BC,对角线AC与BD互相垂直,且AD=30,BC=70,求BD的长.
5. 如图所示,已知等腰梯形的锐角等于60°,它的两底分别为15cm和49cm,求它的腰长.
6. 如图所示,已知等腰梯形ABCD中,AD∥BC,AC⊥BD,AD+BC=10,DE⊥BC于E,求DE的长.
7. 如图所示,梯形ABCD中,AB∥CD,∠D=2∠B,AD+DC=8,求AB的长.
**8. 如图所示,梯形ABCD中,AD∥BC,(1)若E是AB的中点,且AD+BC=CD,则DE与CE有何位置关系?(2)E是∠ADC与∠BCD的角平分线的交点,则DE与CE有何位置关系?
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