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补形法在几何题中的应用
一些几何题的证明或求解,由原图形分析探究,有时显得十分繁难,若通过适当的“补形”来进行,即添置适当的辅助线,将原图形填补成一个完整的、特殊的、简单的新图形,则能使原问题的本质得到充分的显示,通过对新图形的分析,使原问题顺利获解。这种方法,我们称之为补形法,它能培养思维能力和解题技巧。我们学过的三角形、特殊四边形、圆等都可以作为“补形”的对象。现就常见的添补的图形举例如下,以供参考。
一、补成三角形
1.补成三角形
例1.如图1,已知E为梯形ABCD的腰CD的中点;
证明:△ABE的面积等于梯形ABCD面积的一半。
分析:过一顶点和一腰中点作直线,交底的延长线于一点,构造等面积的三角形。这也是梯形中常用的辅助线添法之一。
略证:
2.补成等腰三角形
例2 如图2.已知∠A=90°,AB=AC,∠1=∠2,CE⊥BD,求证:BD=2CE
分析:因为角是轴对称图形,角平分线是对称轴,故根据对称性作出辅助线,不难发现CF=2CE,再证BD=CF即可。
略证:
3.补成直角三角形
例3.如图3,在梯形ABCD中,AD∥BC,∠B+∠C=90°,F、G分别是AD、BC的中点,若BC=18,AD=8,求FG的长。
分析:从∠B、∠C互余,考虑将它们变为直角三角形的角,故延长BA、CD,要求FG,需求PF、PG。
略解:
4.补成等边三角形
例4.图4,△ABC是等边三角形,延长BC至D,延长BA至E,使AE=BD,连结CE、ED。
证明:EC=ED
分析:要证明EC=ED,通常要证∠ECD=∠EDC,但难以实现。这样可采用补形法即延长BD到F,使BF=BE,连结EF。
略证:
二、补成特殊的四边形
1.补成平行四边形
例5.如图5,四边形ABCD中,E、F、G、H分别是AB、CD、AC、BD的中点,并且E、F、G、H不在同一条直线上,求证:EF和GH互相平分。
分析:因为平行四边形的对角线互相平分,故要证结论,需考虑四边形GEHF是平行四边形。
略证:
2.补成矩形
例6.如图6,四边形ABCD中,∠A=60°,∠B=∠D=90°,AB=200m,CD=100m,求AD、BC的长。
分析:矩形具有许多特殊的性质,巧妙地构造矩形,可使问题转化为解直角三角形,于是一些四边形中较难的计算题不难获解。
略解:
3.补成菱形
例7.如图7,凸五边形ABCDE中