几何,初三数学难题。

从ABCD的顶点A、B、C、D,任意直线MN引出垂直线AA、BB、CC、d D,垂足分别为A、B、C、D。(如图1所示)

验证:AA+CC=BB+DD

现在对原问题做一些修改。直线MN是“形状外的任何直线”。如果直线发生位移会怎么样?

(1)从图1向上移动MN,使A点在MN的一边,B、C、D在MN的另一边(如图2)。AA、BB、CC、DD之间是什么关系?

⑵从图2中,向上移动MN(图3)。AA、BB、CC、DD之间是什么关系?

根据图2和图3,写出你的猜测并证明。

启示思路1:通过实测,找到垂直段之间的关系。

在测试问题中,我们被问及“垂直线段AA、BB、CC和DD之间的关系是什么?”很明显的告诉我们长度和它们长度差的关系。如何知道几个垂直线段的长度?精确测量是求解线段长度的基本方法。(人民教育出版社出版的《几何》第一册和《物理》第一册都介绍了具体的测量方法。)在学习几何的过程中,为了发现问题,如果图形画得比较准确,也可以用测量的方法去探索思路,测量后加以证明。根据图2和图3,测量结果如下:

图B中每个垂直截面的长度:

AA=0.6cm,BB=0.4cm,CC=2.2cm,DD=1.2cm。

图C中每个垂直截面的长度:

AA=1.4cm,BB=0.5cm,CC=1.3cm,DD=0.4cm。

根据实际测量数据,发现它们的关系是:

从图B可以得出一个结论:CC-AA = BB+DD = 1.6 cm。

从图C可以得出一个结论:AA-CC = DD-BB = 0.1 cm。

通过测量,我们找到了所需线段之间的关系。现在让我们证明这个结论:

在这种情况下,从课本上一个熟悉的问题,通过运动把固定的直线MN变成运动的直线MN,向上平移,就成了一个新题目,一个怪问题。

为了证明这个结论,我们可以认为,既然直线MN可以向上平移,那我们不也可以向下平移直线MN吗?还原原貌,把不熟悉的问题变成熟悉的问题。

证明一个新的结论,AA-CC = BB-DD。

证明:(1)对于图B的结论,证明CC-AA = BB+DD。将MN平行移动到MN的位置,使MN脱离ABCD的形状。设AA,BB,CC,DD分别在A,B,CC,D中与MN交叉。

∵AA,BB,CC,DD分别垂直于a,b,c,d中的MN。∴AA,BB,CC,DD分别垂直于a,b,c,d中的MN,AA=BB=CC=DD。教材证明结论是AA+CC=BB+DD。

即(aa-aa)+(cc+cc) = (bb+bb)+(DD+DD)

证明了∴ CC-AA = DD+BB图b的结论。

(2)对于图C的情况的证明,通过模仿(1)的做法,将直线MN平移出ABCD的形状,用类似图b的证明方法可以得到AA-CC = BB-DD。

启示思路二:构造同余,研究线段之间的关系。

研究线段之间的关系,我们通常尝试构造全等三角形,可以找到思路:

(1)如图,设BQCC,q为竖尺,则BBCQ为矩形,∴BB=CQ,cqb = 90。

对于APDD,p是垂直英尺,那么AADP是矩形,∴AA=PD,APD = 90 °, ∴cqb=apd.

∵ABCD是平行四边形,∴ADBC

∵DDMN,CCMN,∴DD∥CC

∴ADP=BCQ

∴ADP≌BCQ,∴DP=CQ

也就是DD+DP = cc-QC。

AA = DP,QC=BB

∴DD+AA=CC-BB

∴CC-AA=BB+DD

(2)如图,同样原理可以证明:AA-CC = BB-DD。

这个例子也通过下面构造全等三角形的方法来证明:

如上两张图所示,可以证明模仿和揭示1的想法

全境通告≌CQD,然后我们可以得到:

CC-AA=BB+DD,AA-CC=BB-DD

揭示思路三:利用梯形中线法打开思路。

观察图B可以发现梯形CCDD,图C有梯形AABD和CCDD,从中可以联想到梯形中线的性质。是打开天梯问题的一种常规方法,效果如预期。

(1)连接AC和BD相交于O点,过O点为OOMN,垂足为O。

ddmn,BBMN,OOMN,o是BD的中点,∴DDBB是梯形,OO是中线,

∴OO=(BB+DD)

连接AA和AC,在f点延伸OO和AC,在e点延伸OO交点AC,aamn,CCMN,∴AACC是梯形,也是AC,OOMN的中点。

∴EF是梯形AACC的中线。

∴OO+OF=CC,OF=AA

∴OO=(CC-AA)

根据①和②,CC-AA = BB+DD。

⑵对于两条垂直线段AA和CC,在直线MN的两侧,从⑵的证明可以看出:OO = (CC-AA)。

对于BB,DD,两个垂直线段位于直线MN的两侧。同理,OO = (DD-bb)。

∴AA-CC=BB-DD