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竞赛专题讲座-平面几何证明

来自:查字典高考网 2009-08-31

【竞赛知识点拨】

1. 线段或角相等的证明

(1)  利用全等△或相似多边形;

(2)  利用等腰△;

(3)  利用平行四边形;

(4)  利用等量代换;

(5)  利用平行线的性质或利用比例关系

(6)  利用圆中的等量关系等。

2. 线段或角的和差倍分的证明

(1)  转化为相等问题。如要证明a=bc,可以先作出线段p=bc,再去证明a=p,即所谓截长补短,角的问题仿此进行。

(2)  直接用已知的定理。例如:中位线定理,Rt△斜边上的中线等于斜边的一半;△的外角等于不相邻的内角之和;圆周角等于同弧所对圆心角的一半等等。

3. 两线平行与垂直的证明

(1)  利用两线平行与垂直的判定定理。

(2)  利用平行四边形的性质可证明平行;利用等腰△的三线合一可证明垂直。

(3)  利用比例关系可证明平行;利用勾股定理的逆定理可证明垂直等。

竞赛专题讲座-平面几何证明2【竞赛例题剖析】

【例1】从⊙O外一点P向圆引两条切线PA、PB和割线PCD。从A点作弦AE平行于CD,连结BE交CD于F。求证:BE平分CD。

【分析1】构造两个全等△。

连结ED、AC、AF。

CF=DF△ACF≌△EDF

竞赛专题讲座-平面几何证明3

PAB=AEB=PFB

【分析2】利用圆中的等量关系。连结OF、OP、OB。

竞赛专题讲座-平面几何证明4竞赛专题讲座-平面几何证明5

PFB=POB

竞赛专题讲座-平面几何证明6

竞赛专题讲座-平面几何证明7注:连结OP、OA、OF,证明A、O、F、P四点共圆亦可。

【例2】竞赛专题讲座-平面几何证明8△ABC内接于⊙O,P是弧 AB上的一点,过P作OA、OB的垂线,与AC、BC分别交于S、T,AB交于M、N。求证:PM=MS充要条件是PN=NT。

【分析】只需证竞赛专题讲座-平面几何证明9, PMPN=MSNT。

竞赛专题讲座-平面几何证明10(2,4)△APM∽△PBN

竞赛专题讲座-平面几何证明11PMPN=AMBN

(BNT=AMS,BTN=MAS)△BNT∽△SMA

竞赛专题讲座-平面几何证明12MSNT=AMBN

【例3】竞赛专题讲座-平面几何证明13已知A为平面上两半径不等的圆O1和O2的一个交点,两外公切线P1P2、Q1Q2分别切两圆于P1、P2、Q1、Q2,M1、M2分别为P1Q1、P2Q2的中点。求证:O1AO2=M1AM2。

竞赛专题讲座-平面几何证明14竞赛专题讲座-平面几何证明15

【分析】设B为两圆的另一交点,连结并延长BA交P1P2于C,交O1O2于M,则C为P1P2的中点,且P1M1∥CM∥P2M2,故CM为M1M2的中垂线。

在O1M上截取MO3=MO2,则M1AO3=M2AO2。

故只需证O1AM1=O3AM1,即证竞赛专题讲座-平面几何证明16

由△P1O1M1∽P2O2M2,M1O3=M2O2,O1P1=O1A,O2P2=O2A可得。

【例4】在△ABC中,ABAC,A的外角平分线交△ABC的外接圆于D,DEAB于E,求证:AE=竞赛专题讲座-平面几何证明17

竞赛专题讲座-平面几何证明18【分析】方法1、2AE=AB-AC

在BE上截取EF=AE,只需证BF=AC,连结DC、DB、DF,从而只需证△DBF≌△DCA

DF=DA,DBF=DCA,DFB=DAC

DFA=DAF=DAG。

方法2、延长CA至G,使AG=AE,则只需证BE=CG

连结DG、DC、DB,则只需证△DBE≌△DCG

DE=DG,DBE=DCG,DEB=DGC=Rt。

【例5】ABC的顶点B在⊙O外,BA、BC均与⊙O相交,过BA与圆的交点K引ABC平分线的垂线,交⊙O于P,交BC于M。

求证:线段PM为圆心到ABC平分线距离的2倍。

竞赛专题讲座-平面几何证明19【分析】若角平分线过O,则P、M重合,PM=0,结论显然成立。

若角平分线不过O,则延长DO至D,使OD=OD,则只需证DD=PM。连结DP、DM,则只需证DMPD为平行四边形。

过O作mPK,则D竞赛专题讲座-平面几何证明20D,K竞赛专题讲座-平面几何证明21P,DPK=DKP

竞赛专题讲座-平面几何证明22BL平分ABC,MKBLBL为MK的中垂线DKB=DMK

DPK=DMK,DP∥DM。而D D∥PM,

DMPD为平行四边形。

【例6】竞赛专题讲座-平面几何证明23在△ABC中,AP为A的平分线,AM为BC边上的中线,过B作BHAP于H,AM的延长线交BH于Q,求证:PQ∥AB。

【分析】方法1、结合中线和角平分线的性质,考虑用比例证明平行。

倍长中线:延长AM至M,使AM=MA,连结BA,如图6-1。

PQ∥AB竞赛专题讲座-平面几何证明24竞赛专题讲座-平面几何证明25竞赛专题讲座-平面几何证明26

竞赛专题讲座-平面几何证明27

ABQ=180HBA+BAH+CAP)= 180-90CAP=90BAP=ABQ

方法2、结合角平分线和BHAH联想对称知识。

延长BH交AC的延长线于B,如图6-2。则H为BB的中点,因为M为BC的中点,连结HM,则HM∥B/C。延长HM交AB于O,则O为AB的中点。延长MO至M,使OM=OM,连结MA、MB,则AMBM是平行四边形,

MP∥AM,QM∥BM。于是,竞赛专题讲座-平面几何证明28,所以PQ∥AB。

【例7】竞赛专题讲座-平面几何证明29竞赛专题讲座-平面几何证明30菱形ABCD的内切圆O与各边分别切于E、F、G、H,在EF与GH上分别作⊙O的切线交AB于M,交BC于N,交CD于P,交DA于Q。

竞赛专题讲座-平面几何证明31求证:MQ∥NP。(95年全国联赛二试3)

【分析】由AB∥CD知:要证MQ∥NP,只需证AMQ=CPN,

结合C知,只需证△AMQ∽△CPN竞赛专题讲座-平面几何证明32,AMCN=AQCP。

连结AC、BD,其交点为内切圆心O。设MN与⊙O切于K,连结OE、OM、OK、ON、OF。记ABO=,MOK=,KON=,则

EOM=,FON=,EOF=2+2=180。

BON=90NOF-COF=90-=

CNO=NBO+NOB=+=AOE+MOE=AOM

又OCN=MAO,△OCN∽△MAO,于是竞赛专题讲座-平面几何证明33

AMCN=AOCO

同理,AQCP=AOCO。

【例8】ABCD是圆内接四边形,其对角线交于P,M、N分别是AD、BC的中点,过M、N分别作BD、AC的垂线交于K。求证:KPAB。

【分析】延长KP交AB于L,则只需证PAL+APL=90,

即只需证PDC+KPC=90,只需证PDC=PKF,

竞赛专题讲座-平面几何证明34因为P、F、K、E四点共圆,故只需证PDC=PEF,即EF∥DC。

竞赛专题讲座-平面几何证明35竞赛专题讲座-平面几何证明36竞赛专题讲座-平面几何证明37△DME∽△CNF

【例9】以△ABC的边BC为直径作半圆,与AB、AC分别交于点D、E。过D、E作BC的垂线,垂足分别是F、G,线段DG、EF交于点M。求证:AMBC。

竞赛专题讲座-平面几何证明38

【分析】连结BE、CD交于H,则H为垂心,故AHBC。(同一法)

设AHBC于O,DG、AH交于M1,EF、AH交于M2。下面证M1、M2重合。

OM1∥DF竞赛专题讲座-平面几何证明39OM1=竞赛专题讲座-平面几何证明40

OM2∥EG竞赛专题讲座-平面几何证明41OM2=竞赛专题讲座-平面几何证明42

只需证OGDF=EGOF,即竞赛专题讲座-平面几何证明43Rt△OEG∽Rt△ODFDOF=DHB=EHC=EOG。

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