1、截长:在长线段中截取一段等于另两条中的一条,然后证明剩下部分等于另一条;
2、补短:将一条短线段延长,延长部分等于另一条短线段,然后证明新线段等于长线段。
对于证明有关线段和差的不等式,通常会联系到三角形中两线段之和大于第三边、之差小于第三边,故可想办法放在一个三角形中证明。
一、 在利用三角形三边关系证明线段不等关系时,如直接证不出来,可连接两点或廷长某边构成三角形,使结论中出现的线段在一个或几个三角形中,再运用三角形三边的不等关系证明,如:
例1、 已知如图1-1:D、E为△ABC内两点,求证:AB+AC>BD+DE+CE. 证明:(法一)
将DE两边延长分别交AB、AC于M、N, 在△AMN中,AM+AN>MD+DE+NE;(1) 在△BDM中,MB+MD>BD;(2) 在△CEN中,CN+NE>CE;(3) 由(1)+(2)+(3)得:
AM+AN+MB+MD+CN+NE>MD+DE+NE+BD+CE ∴AB+AC>BD+DE+EC (法二:图1-2)
延长BD交AC于F,廷长CE交BF于G,在△ABF和△GFC和△GDE中有:
AB+AF>BD+DG+GF(三角形两边之和大于第三边)…(1)
GF+FC>GE+CE(同上)(2) DG+GE>DE(同上)(3) 由(1)+(2)+(3)得:
AB+AF+GF+FC+DG+GE>BD+DG+GF+GE+CE+DE ∴AB+AC>BD+DE+EC。
二、 在利用三角形的外角大于任何和它不相邻的内
BGGAMBDENC图1?1AFECDB图1?2AEDF图2?1C角时如直接证不出来时,可连接两点或延长某边,构造三角形,使求证的大角在某个三角形的外角的位置上,小角处于这个三角形的内角位置上,再利用外角定理:
例如:如图2-1:已知D为△ABC内的任一点,求证:∠BDC>∠BAC。 分析:因为∠BDC与∠BAC不在同个三角形中,没有直接的联系,可适当添加辅助线构造新的三角形,使∠BDC处于在外角的位置,∠BAC处于在内角的位置;
证法一:延长BD交AC于点E,这时∠BDC是△EDC的外角, ∴∠BDC>∠DEC,同理∠DEC>∠BAC,∴∠BDC>∠BAC 证法二:连接AD,并廷长交BC于F,这时∠BDF是△ABD的 外角,∴∠BDF>∠BAD,同理,∠CDF>∠CAD,∴∠BDF+ ∠CDF>∠BAD+∠CAD,即:∠BDC>∠BAC。
注意:利用三角形外角定理证明不等关系时,通常将大角放在某三角形的外角位置上,小角放在这个三角形的内角位置上,再利用不等式性质证明。
三、 有角平分线时,通常在角的两边截取相等的线段,构造全等三角形,如:
AN例如:如图3-1:已知AD为△ABC的中线,且∠1=∠2,∠3=∠4,求证:BE+CF>EF。
分析:要证BE+CF>EF,可利用三角形三边关系定理证明,须把BE,CF,EF移到同一个三角形中,而由已知∠1=∠2,
BEF2314D图3?1C∠3=∠4,可在角的两边截取相等的线段,利用三角形全等对应边相等,把EN,FN,EF移到同个三角形中。
证明:在DN上截取DN=DB,连接NE,NF,则DN=DC, 在△DBE和△NDE中: DN=DB(辅助线作法) ∠1=∠2(已知) ED=ED(公共边) ∴△DBE≌△NDE(SAS)
∴BE=NE(全等三角形对应边相等) 同理可得:CF=NF
在△EFN中EN+FN>EF(三角形两边之和大于第三边) ∴BE+CF>EF。
注意:当证题有角平分线时,常可考虑在角的两边截取相等的线段,构造全等三角形,然后用全等三角形的对应性质得到相等元素。
四、 截长补短法作辅助线。
例如:已知如图6-1:在△ABC中,AB>AC,∠1=∠2,P为AD上任一点
求证:AB-AC>PB-PC。 分析:要证:AB-AC>PB-PC,想到利用三角形三边关系,定理证之,因为
欲证的线段之差,故用两边之差小于第三边,从而想到构造第三边AB-AC,故可在AB上截取AN等于AC,得AB-AC=BN,再连接PN,则PC=PN,又在△PNB中,PB-PN 即:AB-AC>PB-PC。 证明:(截长法) 在AB上截取AN=AC连接PN,在△APN和△APC中 AN=AC(辅助线作法) ∠1=∠2(已知) AP=AP(公共边) ∴△APN≌△APC(SAS),∴PC=PN(全等三角形对应边相等) ∵在△BPN中,有PB-PN ∴PB=PM(全等三角形对应边相等) 又∵在△PCM中有:CM>PM-PC(三角形两边之差小于第三边) ∴AB-AC>PB-PC。 例1.如图,AC平分∠BAD,CE⊥AB,且∠B+∠D=180°,求证:AE=AD+BE。 E B C A D 例2如图,在四边形ABCD中,AC平分∠BAD,CE⊥AB于E,AD+AB=2AE, 求证:∠ADC+∠B=180o DCAEB例3已知:如图,等腰三角形ABC中,AB=AC,?A=108°,BD平分?ABC。 求证:BC=AB+DC。 B A D C 例4如图,已知Rt△ABC中,∠ACB=90°,AD是∠CAB的平分线,DM⊥AB 1于M,且AM=MB。求证:CD=2DB。 A M 1.如图,AB∥CD,AE、DE分别平分∠BAD各∠ADE,求证:AD=AB+CD。 A B E D C C D B 2.如图,△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,AE是过A的一条直线,且B,C在AE的异侧, BD⊥AE于D,CE⊥AE于E。求证:BD=DE+CE 四 由中点想到的辅助线 口诀: 三角形中两中点,连接则成中位线。三角形中有中线,延长中线等中线。 在三角形中,如果已知一点是三角形某一边上的中点,那么首先应该联想到三角形的中线、中位线、加倍延长中线及其相关性质(直角三角形斜边中线性质、等腰三角形底边中线性质),然后通过探索,找到解决问题的方法。 (一)、中线把原三角形分成两个面积相等的小三角形 即如图1,AD是ΔABC的中线,则SΔABD=SΔACD=SΔABC(因为ΔABD与ΔACD是等底同高的)。