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学必求其心得,业必贵于专精
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庖丁巧解牛
知识·巧学
一、射影
所谓射影,就是正投影.其中,从一点到一条直线所作垂线的垂足,叫做这点在这条直线上的正投影.一条线段的两个端点在一条直线上的正投影之间的线段,叫做这条线段在这条直线上的正投影.如图1—
图1
二、直角三角形的射影定理
由于角之间的关系,图1—
△ACD∽△CBD,有,转化为等积式,即CD2=AD·BD;
△ACD∽△ABC,有,转化为等积式,即AC2=AB·AD;
△BCD∽△BAC,有,转化为等积式,即BC2=BA·BD。
用语言来表述,就是在直角三角形中,斜边上的高是两直角边在斜边上射影的比例中项;每一条直角边是这条直角边在斜边上的射影和斜边的比例中项.
联想发散这一结论常作为工具用于证明和求值.如图1-4—3,在Rt△ABC中,∠C=90°,CD是AB上的高.已知AD=4,BD=9,就可以求CD、AC.由射影定理,得CD2=AD·BD=4×9=36.因为边长为正值,所以CD=6,AC
我们还可以求出BC、AB,以及△ABC的面积等.
问题·探究
问题1在直角三角形中,我们已经学过三边之间的一个重要关系式,如图1-4—3,在Rt△ABC中,∠C=90°,那么AC2+BC
图1
思路:将射影定理产生的式子AC2=AB·AD和BC2=BA·BD左右两边分别相加。
探究:如图1—4-3,在Rt△ABC中,∠C=90°,CD是AB上的高。应用射影定理,可以得到AC2+BC2=AD·AB+BD·AB=(AD+BD)·AB=AB2.由此可见,利用射影定理可以证明勾股定理。过去我们是用面积割补的方法证明勾股定理的,现在我们又用射影定理证明了勾股定理,而且这种方法简洁明快,比面积法要方便得多.将两者结合起来,在直角三角形的六条线段中,应用射影定理、勾股定理,就可从任意给出的两条线段中,求出其余四条线段的长度。
问题2几何图形是最富于变化的,直角三角形更是如此,但不管怎样变化,其基本图形体现的规律却是相同的,如射影定理的基本图形.这时,从复杂图形中分离出基本图形,就成为解决问题的关键.那么从复杂图形中分离出基本图形有什么窍门呢?你能举例说明吗?
思路:从所给图形中分离出基本图形,利用基本图形写出结论。
探究:在图形的变化中熟悉并掌握射影定理的使用方法,有助于快速发现解题思路.这当中的关键就是把握基本图形,从所给图形中分离出基本图形.如:
(1)在图1—
(2)在图1—
(3)在图1—4—4(d)中,求证:①CD3=AF·BG·AB;②BC
③BC3∶AC3=BG∶AE。就可以这样来思考:
图1
在第(1)题中,观察图形则发现分别使用CD2=CF·CA和CD2=CG·CB即可得到证明.
第(2)题可用综合分析法探求解题的思路:欲证FG·BC=CE·BG,只需证,而这四条线段分别属于△BFG和△BEC,能发现这两个三角形存在公共角∠EBC,可选用“两角对应相等”或“两边对应成比例,夹角相等”来证明相似.
或者在图1—4—4(a)中可分解出两个射影定理的基本图形:“Rt△ADE中DG⊥BE”及“Rt△BDC中DF⊥BC,在两个三角形中分别使用射影定理中的BD2进行代换,得到BG·BE=BF·BC,化成比例式后,可用“两边对应成比例,夹角相等”来证明含有公共角∠EBC的△BFG和△BEC相似.
你可以尝试着自己分析第(3)小题.
典题·热题
例1如图1-4-5(a)中,CD垂直平分AB,点E在CD上,DF⊥AC,DG⊥BE,F、G分别为垂足。求证:AF·AC=BG·BE.
思路分析:从图1—4-5中分解出两个基本图形145(b)和(c),再观察结论,就会发现,所要证的等积式的左、右两边分别满足图1-4—5(b)和(c)中的射影定理:AF·AC=AD2,BG·BE=DB2,通过代换线段的平方(AD2=DB2),就可以证明所要的结论.
图1
证明:∵CD垂直平分AB,
∴△ACD和△BDE均为直角三角形,并且AD=BD.
又∵DF⊥AC,DG⊥BE,∴AF·AC=AD2,BG·BE=DB2,
∵AD2=DB2,∴AF·AC=BG·BE.
深化升华将原图分成两部分来看,分别在两个三角形中运用射影定理,实现了沟通两个比例式的目的,在求解此类问题时,一定要注意对图形的剖析.
例2如图1—4-6,在△ABC中,CD⊥AB于D,DE⊥AC于E,DF⊥BC于F,求证:△CEF∽△CBA。
图1
思路分析:要证明△CEF∽△CBA,题设中已具备了∠BCA=∠ECF,再找出一对角相等就不太容易了,因此,考虑证明∠BCA与∠ECF的夹边成比例,即,即证CE·CA=CF·CB,再从已知条件出发考虑问题,在Rt△ADC中,DE⊥
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