立体几何证明教案 培优专题：如何做几何证明题教案(2014.3.1)

培优专题：如何做几何证明题教案（2014.3.1）

【知识精读】

1. 几何证明是平面几何中的一个重要问题，它对培养学生逻辑思维能力有着很大作用。几何证明有两种基本类型：一是平面图形的数量关系；二是有关平面图形的位置关系。这两类问题常常可以相互转化，如证明平行关系可转化为证明角等或角互补的问题。

2. 掌握分析、证明几何问题的常用方法：

（1）综合法（由因导果），从已知条件出发，通过有关定义、定理、公理的应用，逐步向前推进，直到问题的解决；

（2）分析法（执果索因）从命题的结论考虑，推敲使其成立需要具备的条件，然后再把所需的条件看成要证的结论继续推敲，如此逐步往上逆求，直到已知事实为止；

（3）两头凑法：将分析与综合法合并使用，比较起来，分析法利于思考，综合法易于表达，因此，在实际思考问题时，可合并使用，灵活处理，以利于缩短题设与结论的距离，最后达到证明目的。

3. 掌握构造基本图形的方法：复杂的图形都是由基本图形组成的，因此要善于将复杂图形分解成基本图形。在更多时候需要构造基本图形，在构造基本图形时往往需要添加辅助线，以达到集中条件、转化问题的目的。

【分类解析】

1、证明线段相等或角相等

两条线段或两个角相等是平面几何证明中最基本也是最重要的一种相等关系。很多其它问题最后都可化归为此类问题来证。证明两条线段或两角相等最常用的方法是利用全等三角形的性质，其它如线段中垂线的性质、角平分线的性质、等腰三角形的判定与性质等也经常用到。

例1. 已知：如图1所示，ABC中，C90，ACBC，ADDB，AECF。求证：DE＝DF 分析：由ABC是等腰直角三角形可知，AB45，由D是AB中点，可考虑连结CD，易得CDAD，DCF45。从而不难发现DCFDAE

证明：连结CD A ADECDF

DEDF

E B

图1 ACBCAB ACB90，ADDBF

CDBDAD，DCBBA

AECF，ADCB，ADCD

说明：在直角三角形中，作斜边上的中线是常用的辅助线；在等腰三角形中，作顶角的平分线或底边上的中线或高是常用的辅助线。显然，在等腰直角三角形中，更应该连结CD，因为CD既是斜边上的中线，又是底边上的中线。本题亦可延长ED到G，使DG＝DE，连结BG，证EFG是等腰直角三角形。有兴趣的同学不妨一试。

例2. 已知：如图2所示，AB＝CD，AD＝BC，AE＝CF。求证：∠E＝∠F 图2 说明： （1）制造的全等三角形应分别包括求证中一量； （2）添辅助线能够直接得到的两个全等三角形。

- 1 -

2、证明直线平行或垂直

在两条直线的位置关系中，平行与垂直是两种特殊的位置。证两直线平行，可用同位角、内错角或同旁内角的关系来证，也可通过边对应成比例、三角形中位线定理证明。证两条直线垂直，可转化为证一个角等于90°，或利用两个锐角互余，或等腰三角形“三线合一”来证。

例3. 如图3，设BP、CQ是ABC的内角平分线，AH、AK分别为A到BP、CQ的垂线。求证：KH∥BC 分析：由已知，BH平分∠ABC，又BH⊥AH，延长AH交BC于N，则BA＝BN，AH＝HN。同理，延长AK交BC于M，则CA＝CM，AK＝KM。从而由三角形的中位线定理，知KH∥BC。 证明：延长AH交BC于N，延长AK交BC于M ∵BH平分∠ABC ∠ABH∠NBH 又BH⊥AH

P 图3

ABHNBH(ASA)BABN，AHHN

同理，CA＝CM，AK＝KM KH是AMN的中位线

∠AHB∠NHB90 KH//MN BH＝BH

即KH//BC

说明：当一个三角形中出现角平分线、中线或高线重合时，则此三角形必为等腰三角形。我们也可以理解成把一个直角三角形沿一条直角边翻折（轴对称）而成一个等腰三角形。

例4. 已知：如图4所示，AB＝AC，∠A90，AEBF，BDDC。求证：FD⊥ED

证明一：连结AD

AEBF，∠B∠DAE，ADBDADEBDF

ABAC，BDDC

E

B

图1

∠1∠290，∠DAE∠DAB31 ∠BAC90，BDDC 3290

BDAD

∠B∠DAB∠DAE

在ADE和BDF中，

FDED

F

说明：有等腰三角形条件时，作底边上的高，或作底边上中线，或作顶角平分线是常用辅助线。 证明二：如图5所示，延长ED到M，使DM＝ED，连结FE，FM，BM

BDDC

F

B

D

图5

BDMCDE

CEBM，CCBM BM//AC 

BDMCDE，DMDE

说明：证明两直线垂直的方法如下：

 A90 （1）首先分析条件，观察能否用提供垂直的定理得到，包括添常用辅助线， ABM90A 见本题证二。

ABAC，BF （2）找到待证三直线所组成的三角形，证明其中两个锐角互余。

（3）证明二直线的夹角等于90°。 AFCEBM

3、证明一线段和的问题

（一）在较长线段上截取一线段等一较短线段，证明其余部分等于另一较短线段。（截长法） 例5. 已知：如图6所示在ABC中，B60，∠BAC、∠BCA的角平分线AD、CE相交于O。

B

求证：AC＝AE＋CD

分析：在AC上截取AF＝AE。易知AEOAFO，

D

图6

C

12。由B60，

知5660，160，23120。

123460，得：FOCDOC，FCDC

证明：在AC上截取AF＝AE

5660160

即ACAECD

BADCAD，AOAO

AEOAFOSAS

23120

123460FOCDOC(AAS)FCDC

42

又B60

（二）延长一较短线段，使延长部分等于另一较短线段，则两较短线段成为一条线段，证明该线段等于较长线段。（补短法）

例6. 已知：如图7所示，正方形ABCD中，F在DC上，E在BC上，EAF45。求证：EF＝BE＋DF 分析：此题若仿照例1，将会遇到困难，不易利用正方形这一条件。不妨延长CB至G，使BG＝DF。

D

证明：延长CB至G，使BG＝DF

在正方形ABCD中，ABGD90，ABAD ABGADF(SAS)

2145

AGAF，13 即∠GAE＝∠FAE 又EAF45 4、中考题：

F

2345

GEEFEFBEDF

E 图7

C

如图8所示，已知ABC为等边三角形，延长BC到D，延长BA到E，并且使AE＝BD，连结CE、DE。

求证：EC＝ED

证明：作DF//AC交BE于F ABC是正三角形 BFD是正三角形 又AE＝BD

即EF＝AC

图8

- 3 -

C

D

AEFDBFBAAFEF

题型展示：

证明几何不等式：例题：已知：如图9所示，12，ABAC。 求证：BDDC

证明一：延长AC到E，使AE＝AB 在ADE和ADB中，

图9

D

C

证明二：如图10所示，在AB上截取AF＝AC，连结DF

图10

C

AEAB，21，ADAD 则易证ADFADC ADEADB

34，DFDC

BDDE，EB

BFD3，4B DCEB

BFDB

DCEEBDDFDEDC，BDDCBDDC

【实战模拟】

1. 已知：如图11所示，ABC中，C90，D是AB上一点，DE⊥CD于D，交BC于E，且有

ACADCE。求证：DE

证明：取CD的中点F，连结AF

又1490，1390 1

CD 2

43

图11 ACCE

ACFCED(ASA) CFED

ACAD

AFCD

1

DECD

2

2. 已知：如图12所示，在ABC中，A2B，CD是∠C的平分线。求证：BC＝AC＋AD

分析：本题从已知和图形上看好象比较简单，但一时又不知如何下手，那么在证明一条线段等于两条线段之和时，我们经常采用“截长补短”的手法。“截长”即将长的线段截成两部分，证明这两部分分别和两条短线段相等；“补短”即将一条短线段延长出另一条短线段之长，证明其和等于长的线段。 证明：延长CA至E，使CE＝CB，连结ED 在CBD和CED中，

又BACADEE

A

AFCCDE90

CBCE

ADEE，ADAEBCDECD

BCCEACAEACCDCD



CBDCED

图12

A

BE

C

BAC2B

BAC2E

3. 已知：如图13所示，过 ABC的顶点A，在∠A内任引一射线，

过B、C作此射线的垂线BP和CQ。设M为BC的中点。求证：MP＝MQ 4. ABC中，BAC90，ADBC于D，求证：AD

- 4 -

1

ABACBC 4

M 图13

C

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