构造平行四边形证题的技巧
吴健
在证明某些几何问题时,若能根据图形的特征,添加恰当的辅助线构造出平行四边形,并利用其性质可使问题化难为易,化繁为简,下面举例说明。
一. 构造平行四边形证两线段平行
例1. 已知如图,平行四边形ABCD 的对角线AC 和BD 交于O ,E 、F 分别为OB 、OD 的中点,过O 任作一直线分别交AB 、CD 于G 、H 。
求证:GF//EH 。
证明:连结GE 、FH
四边形ABCD 是平行四边形
COH AOG DCO BAO ,OC OA ∠=∠∠=∠=∴又 OH OG COH
AOG =∴∆≅∆∴
又OF OE =
∴四边形EHFG 是平行四边形 EH //GF ∴
二. 构造平行四边形证两线段相等
例2. 如图,ABC ∆中,D 在AB 上,E 在AC 的延长线上,BD=CE 连结DE ,交BC 于F ,∠BAC 外角的平分线交BC 的延长线于G ,且AG//DE 。
求证:BF=CF
分析:过点C 作CM//AB 交DE 于点M ,可以证明BD=CM ,然后再利用平行四边形的性质得到BF=CF
证明:过点C 作CM//AB 交BE 于点M ,连接BM 、CD ,则∠CME=∠ADE CM
BD BD
CE CM E CM E 2E ,1ADE 2
1DE //AG //
===∠=∠∴∠=∠∠=∠∴∠=∠ 且
∴四边形BMCD 为平行四边形 故
BF=CF
三. 构造平行四边形证线段的不等关系
例3. 如图,AD 是ABC ∆的边BC 上的中线,求证:)AC AB (2
1
AD +<
分析:欲证)AC AB (2
1
AD +<
,即要证AC AB AD 2+<,设法将2AD 、AB 、AC 归结到一个三角形中,利用三角形任意两边之和大于第三边来证明。
注意到AD 为ABC ∆的中线,故可考虑延长AD 到E ,使DE=AD ,则四边形ABEC 为平行四边形。
从而问题得证。
证明:延长AD 到E ,使DE=AD ,连结BE 、EC DC BD ,DE AD ==
∴四边形ABEC 是平行四边形 AC BE =∴
在ABE ∆中,AE<AB+BE 即2AD<AB+AC
)AC AB (2
1
AD +<∴
点评:此题是利用三角形三边关系定理、平行四边形的判定,通过延长中线将证明三角形中三条线段间的不等关系,转化为三角形三边之间的关系,从而使问题迎刃而解。
四. 构造平行四边形证线段的倍分关系
例4. 如图,分别以ABC ∆中的AB 、AC 为边向外作正方形ABEF 和正方形ACGH ,M 是BC 的中点,求证:FH=2AM
证明:延长AM 到D ,使MD=AM ,连结BD 、CD ,
M
是BC 的中点 ∴四边形ABDC 为平行四边形 ABD
FAH 180BAC FAH 90HAC FAB 180ABD BAC ∠=∠∴︒
=∠+∠∴︒=∠=∠︒
=∠+∠∴而
又AF=BA ,AH=AC=BD AD FH ABD
FAH =∴∆≅∆∴
故FH=2AM
五. 构造平行四边形证两线段互相平分
例5. 平面上三个等边三角形BCF ABD ACE ∆∆∆、、两两共有一个顶点,如图所示,求证:CD 与EF 互相平分
分析:要证CD 与EF 互相平分,须证四边形DFCE 是平行四边形 证明:连结DE 、DF 、AF 易知AD=AB=BD EC AC DF DBF
ABC ABC
FBA 60DBF BC BF ==∴∆≅∆∴∠=∠-︒=∠=,
又AE=AC ,AD=AB
∠DAE=60°-∠EAB=∠BAC FC
BC DE ABC
ADE ==∴∆≅∆∴
∴四边形DECF 是平行四边形 故CD 与EF 互相平分
六. 构造平行四边形证角的不等关系
例6. 如图,在梯形ABCD 中,AD//BC ,对角线AC>BD
求证:∠DBC>∠ACB
证明:过点D 作DE//AC 交BC 的延长线于点E ,则四边形ACED 是平行四边形 DE AC ,E ACB =∠=∠∴
又BD AC >
BD DE >∴
在BDE ∆中,∠DBE>∠E ACB DBC ∠>∠∴
七. 构造平行四边形证线段的和差关系
例7. 如图,ABC ∆中,点E 、F 在边AB 上,AE=BF ,ED//AC//FG ,求证:ED+FG=AC
证明:过E 作EH//BC 交AC 于H AC //ED ,BC //EH
∴四边形CHED 为平行四边形 BFG
A ,
B AEH AC
//FG ,BC //EH ∠=∠∠=∠∴
又AE=BF , AC
HC AH FG ED ED
HC FG AH FBC
AEH =+=+∴==∴∆≅∆∴
同步练习:
1. 如图1,在梯形BCED 中,DE//BC 延长BD 、CE 交于A ,在BD 上截取BF=AD 。
过F 作FG//BC 交EC 于G ,求证:DE+FG=BC 。
2. 如图2,ABC ∆中,AB=AC ,E 是AB 上一点,F 是AC 延长线上一点,BE=CF ,EF 交BC 于D 。
求证:DE=DF
3. 如图3,平行四边形ABCD 中,E 、G 、F 、H 分别是四条边上的点,且AE=CF ,BG=DH ,求证:EF 与GH 互相平分
4. 如图4,已知AB=AC ,B 是AD 的中点,E 是AB 的中点,求证CD=2CE
5. 已知:如图5在四边形ABCD 中,AB=DC ,AD=BC ,点E 在BC 上,点F 在AD 上,AF=CE ,EF 与对角线BD 相交于点O ,求证:O 是BD 的中点。
提示:
1. 过点F 作FM//AC 交BC 于点M ,则有平行四边形FMCG 。
2. 过E 作EG//AC 交BC 于G ,连结CE 、GF 。
3. 连结FH 、HE 、EG 、GF
4. 延长CE 至F ,使EF=CE ,连结AF 、BF 。
5. 连结BF 、DE
BC AD ,DC AB ==
∴四边形ABCD 是平行四边形 BE //FD ∴
又CE AF ,BC AD ==
BE
∴
FD=
∴四边形BEDF是平行四边形∴O是BD的中点。