等腰三角形中的顶角平分线、底边上的高线、底边上的中线,只要知道其中“一线”,就可以说明是其它“两线”。
运用等腰三角形“三线合一”的性质证明角相等、线段相等或垂直关系,可减少证全等的次数,简化解题过程。
一、直接运用
例题1、如图所示,房屋顶角 ∠BAC = 100°,过屋顶 A 的立柱 AD⊥BC,屋檐 AB = AC 。
求顶架上的 ∠B,∠C ,∠BAD 和 ∠CAD 的度数 。
例题1图
解:
∵ 在 △ABC 中 AB = AC , ∠BAC = 100° , AD⊥BC
∴ ∠B = ∠C = 1/2 (180° - ∠BAC)= 40°
∴ ∠BAD = ∠CAD = 1/2 ∠BAC = 50°
例题2、如图所示,在 △ABC 中, AB = AC , AD = DB ,DE⊥AB 于点 E ,若 BC = 10 ,且 △BDC 的周长为 24 。
求 AE 的长 。
例题2图
解:
∵ △BDC 的周长为 24 ,BC = 10
∴ BD CD = 14
∵ AD = BD
∴ AC = AD CD = BD CD = 14
又 ∵ AB = AC
∴ AB = 14
又 ∵ AD = DB , DE⊥AB
∴ AE = EB = 1/2 AB = 7
例题3、如图所示,在 △ABC 中 ,AB = AC , AD⊥BC 于点 D ,BE⊥AC 于点 E ,AD 和 BE 相交于点 H ,且 BE = AE 。
求证:AH = 2BD 。
例题3图
证明:
∵ AD⊥BC , BE⊥AC
∴ ∠AEH = ∠BEC = ∠ADB = 90°
∴ ∠EBC ∠BHD = 90° , ∠EAH ∠AHE = 90°
∵ ∠BHD = ∠AHE
∴ ∠EBC = ∠EAH
∵ BE = AE
∴ △AHE ≌ △BCE
∴ AH = BC
又 ∵ AB = AC , AD⊥BC
∴ BC = 2BD
∴ AH = 2BD
二、添加“辅助线”运用
例题4、如图所示,在等边 △ABC 中 ,D 是 AC 的中点 ,E 是 BC 的延长线上的一点,且 CE = CD ,DM⊥BC 于点 M 。
求证: M 是 BE 的中点 。
例题4图
证明:连接 BD
∵ 在等边 △ABC 中 , D 是 AC 的中点
∴ ∠DBC = 1/2 ∠ABC = 1/2 × 60° = 30° ,∠ACB = 60°
∵ CE = CD ∴ ∠CDE = ∠E
∵ ∠ACB = ∠CDE ∠E
∴ ∠E = 1/2 ∠ACB = 30°
∴ ∠DBC = ∠E = 30°
∴ BD = DE ∴ △BDE 为等腰三角形
又 ∵ DM⊥BC
∴ M 是 BE 的中点
三、构造运用
例题5、如图所示,在 △ABC 中 , AC = 2AB ,AD 平分 ∠BAC ,E 是 AD 上一点 ,且 EA = EC 。
求证:EB⊥AB 。
例题5图
证明:过点 E 作 EF⊥AC 于点 F
∵ EA = EC ∴ AF = 1/2 AC
又 ∵ AC = 2AB ∴ AF = AB
∵ AD 平分 ∠BAC ∴ ∠FAE = ∠BAE
又 ∵ AE = AE ∴ △AEF ≌ △AEB (SAS)
∴ ∠ABE = ∠AFE = 90° , 即 BE⊥AB 。
例题6、如图所示,已知在等腰直角 △ABC 中, AB = AC ,∠BAC = 90° ,BF 平分 ∠ABC ,CD⊥BD 交 BF 的延长线于点 D 。
求证:BF = 2CD 。
例题6图
证明:延长 BA , CD 交于点 E
∵ BF 平分 ∠ABC , CD⊥BD
∴ ∠EBD = ∠CBD ,∠BDE = ∠BDC = 90°
又 ∵ BD = BD
∴ △BDC ≌ △BDE
∴ BC = BE
又 ∵ BD⊥CE , ∴ CE = 2CD
∵ ∠BAC = 90° , ∠BDC = 90° , ∠AFB = ∠DFC
∴ ∠ABF = ∠DCF
又 ∵ AB = AC , ∠BAF = ∠CAE = 90°
∴ △ABF ≌ △ACE (ASA)
∴ BF = CE
∴ BF = 2CD
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