巧添辅助线,思维现火花

发表时间:2021/7/14   来源:《教学与研究》2021年第12期   作者:杨 冰
[导读] 在三角形教学中我曾用过下面的作业题,为方便,称为例题
        杨 冰
        华东师范大学第二附属中学附属初级中学 200241
一、问题背景     
    在三角形教学中我曾用过下面的作业题,为方便,称为例题1:
例题1、在△ABC中,AB=AC,AB的垂直平分线交直线AB于点N,交直线BC于点M,∠A=30°,求∠NMB的大小。
    预设解答不需添加辅助线,利用三角形内角和
180度即可得解。
    学生甲解答:联结AM,
∵MN是线段AB的垂直平分线,
∴,∴,根据三角形
内角和为180°,则
同理,,∴,
根据等腰三角形三线合一,∴,∴

    联结AM是好手,颇具新意,顿使图形与解法都凸现美感。是妙手偶得还是对对称与和谐的深刻感悟?还是对条件的深刻理解呢?带着这些问题,我与学生进行了交流。
    美国学者、著名的学习专家爱德加·戴尔1946年首先发现并提出的学习金字塔理论:

     该成果表明:主动学习的学习效果明显高于被动学习,于是与学生交流之后,我准备了一节《基于对称思想的辅助线》习题课。
二、活动安排
教学步骤:1、展示学生甲的解法,并通过师生课堂交流,让学生甲讲出例题1添加辅助线的想法。2、课堂练习,学生之间互相交流添加辅助线的解法与添线意图。
三、教学片断
师:您是如何想到添加辅助线的?
生:条件中的“垂直平分线”。
师:添线的目的是什么?
生:构造轴对称图形。
师:为什么?
生:轴对称图形的对应边相等;轴对称图形的对应角相等;对应点所连的线段被对称轴垂直平分,这些性质对于转换条件有利。通过联结AM,将BM转换到AM,构造出等腰△MAB,从而找到了△ABC与△MAB的关系,从而找到了∠NMB与∠BAC的关系。
师:添加辅助线的作用:(1) 把分散、远离的几何元素转化为相对集中的几何元素,例如,在三角形问题中,将分散的元素(边、角)集中在一个三角形或两个全等三角形中;(2) 把不规则的图形转化为规则的图形;(3) 把复杂图形转化为简单的基本图形。一般来说:图形中含有“折叠部分”、“角平分线”、“线段的垂直平分线”、“轴对称图形”(如等腰三角形、等边三角形)等条件可以考虑通过运用对称思想添加辅助线,把已知图形的部分或全部补为轴对称图形,再利用轴对称性质,找到解题思路。


四、思路巩固
例2、如图,已知等腰△ABC,AB=AC,∠BAC=120°,AD⊥BC于点D,点P是BA延长线上一点,点O是线段AD上一点,OP=OC,求证:
1)  ∠APO+∠DCO=30°;
2) △OPC是等边三角形;哪些是正确的?
分析:等腰△ABC,底边BC上的垂直平分线是本题中“轴对称”的基本图形,对称轴上的点O,缺少了一条与对应点B、C分别联结的线段OB,联结OB,完善基本图形,找到解题突破口

简证:
1) 如图,联结BO,易知OB=OC,又OP=OC,故OP=OB,
从而∠APO+∠DCO=∠ABO+∠DBO=∠ABD=30°。
2) ∠POC =∠OPB+∠OBP+∠OBC+∠OCB=2∠ABD=600,又OP=OC,
故△OPC是等边三角形.
例3、已知点P为△ABC内一点,∠BAP=∠CAP=220,∠PBA=80,∠PBC=300,求∠APC





分析:由于DA平分∠BAC,可考虑构造轴对称图形。事实上,将CA沿AD翻折,或将BA沿DA翻折均可。
简解:在AB上截取AE=AC,联结PE、DE,则△APE≌△APC,注意到∠PDC=∠PDE=∠BDE=600,且∠PBD=∠BPD=300,所以DE垂直平分BP,于是BE=EP,故∠ACP=∠AEP=∠EBP+∠EPB=80+80=160,从而∠APC=1420.
五、思路突破
例3、在等边△ABC内取一点D,使DA=DB,在△ABC外取一点E,使∠DBE=∠DBC,且BE=BA,求∠BED.
分析:题图中有两个“轴对称”的基本图形:
(1)等边△ABC,以及AD=BD,则可以看作是以CD为对称轴的轴对称图形;

(2)∠DBE=∠DBC,BE=BA,可以看作是关于BD的“轴对称”型全等,对于对称轴点上的点D,缺少了一条与对应点C、E的连线CD。

这两个“轴对称”基本图形,都指向了联结CD,完善基本图形,找到解题突破口
简解:

如图,联结CD,易知CD是AB的垂直平分线,从而∠ACD=∠BCD=
又不难证明△BED≌△BCD(S.A.S),故∠BED=∠BCD=30°.

例4、已知三角形ABC中,AB=AC,
∠BAC=1200,点D在三角形的内部,
且∠DAC=∠DCA=200,求∠ABD的度数。
分析:
解:如图,作∠BEA=∠EAB=200,
联结DE,易知△ADE为正三角形,
于是BE=ED=DC,又∠BED=3600-600-1400
=1600,所以∠EBD=100,
从而∠ABD=∠ABE+∠EBD=200+100=300.


六、课后作业
1、如图,在△ABC中,D、E分别是边AB和AC上的点,将这个△ABC纸片沿DE折叠,点A落在点F的位置,如果DF//BC,∠B=60°,∠CEF=20°,那么∠A的度数为_______

2、如图,在△ABC中,AB=AC,∠BAC=50°,∠BAC的平分线与AB的垂直平分线相交于点O,将△ABC沿EF翻折(点E在BC上,点F在AC上),点C与点O恰好重合,求∠OEC的度数.
3、如图,是的内心,且.若,求和的大小.




七、反思与感受
几何学习中,辅助线的选择与巧妙添加可以提高解题与思维的效率,把握问题的本质规律。
辅助线原本是图形中的“隐”线,这种线有时隐藏的比较巧妙,不易被发现。添加辅助线的目的,就是把这种“隐”线“显”现出来。几何辅助线的添加方法没有固定的模式可以套用,但通过几道题目的分析,我们所遇到的常规问题中,辅助线的添加还是具有一定的规律性以及必然性的。期待在以后几何的学习中,回归基本图形,巧妙添加辅助线,搭建有效的桥梁。
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