师:今天我们来学习等腰三角形性质的应用。大家看,如图,在三角形ABC中,AB等于AC,AD平分角BAC,你们能得出哪些结论?思考一下。
生:可以得到角B等于角C,角BAD等于角CAD,且等于1/2角BAC。还能得到BD等于CD,等于1/2BC,角ADB等于角ADC,等于90度。
师:非常好。我们还知道三角形ABC是轴对称图形,三角形ABD与三角形ACD关于AD对称。其中角B等于角C,这是由等腰三角形性质定理一得到的,即等腰三角形的两个底角相等,简称为“等边对等角”,它常用来证明角相等。这里要注意,一个三角形中两条边相等,那么所对的角也相等,且这两边相等是在同一个三角形中。我们结合这个图形写一下,因为在三角形ABC中,AB等于AC,所以角B等于角C(等边对等角)。我们还得到了AD垂直BC,BD等于CD等于1/2BC,这就是等腰三角形性质——等腰三角形顶角的平分线垂直平分底边。等腰三角形的顶角平分线、底边上的中线、底边上的高互相重合,简称“三线合一”。当我们知道AD具备这三个中的一个时,那么它就具备了另外两个身份。
比如,首先指出三角形ABC是等腰三角形,因为AB等于AC。若AD满足是顶角的平分线,即角BAD等于角CAD,那么我们可以得到的结论是AD垂直BC,AD平分BC,也就是BD等于CD,且AD垂直BC,也可写成BD等于CD等于1/2BC,还能写成角ADB等于角ADC等于90度,根据具体需要去书写。若AD具备的是BD等于CD,那得到的结论就是角BAD等于角CAD以及AD垂直BC,这就是“三线合一”。在等腰三角形中,若我们知道AD垂直BC,我们可以得到什么结论呢?
生:可以得到它平分顶角,即角BAD等于角CAD,等于1/2角BAC。如果需要的话,还可以写出等于1/2角BAC,还能得到AD平分BC,写成BD等于CD等于1/2BC。
师:没错,这就是等腰三角形的“三线合一”。等腰三角形性质还有一个推论,关于等边三角形,其三个内角相等,每一个内角都等于60°。下面我们看看这些性质的应用。
如图,在三角形ABC中,AB等于AC,点D在AC上,且BD等于BC等于AD。求角A和角C的度数。大家先思考一下,题目中没有告诉我们任何一个角的度数,怎么去求角A与角C的度数呢?
生:通常设未知数,用方程来解决。
师:非常好,我们设较小的角A为x度。因为BD等于AD,所以角ABD等于角A,等于x度。根据三角形的外角等于不相邻的两个内角的和,我们可以表示出角BDC等于角A + 角ABD,即2x度。又因为BD等于BC,所以角C等于角BDC,等于2x度。题目已知AB等于AC,所以角ABC等于角C,也等于2x度。在三角形ABC中,三个内角的度数我们都用x的代数式表示出来了。接下来可以根据三角形的内角和定理列方程求解x。
我们书写一下解题过程,解:设角A等于x度。因为BD等于AD,所以角ABD等于角A,等于x度。所以角BDC等于角ABD + 角A,等于2x度。因为AB等于AC,BD等于BC,由AB等于AC可得角ABC等于角C,由BD等于BC可得角C等于角BDC,所以角ABC、角C、角BDC都等于2x度。
根据三角形内角和定理列方程:x + 2x + 2x = 180,解这个方程得x = 36。所以角A等于36°,角C等于2x度,即72°。这里要注意,我们设角A等于x度,x表示的是一个数,列方程时没带度,所以解出来x = 36也是一个数。这题还有其他方法来求角A和角C的度数吗?
生:角ABD等于x度,角ABC等于2x度,所以角DBC等于x度。可以用三角形BCD的内角和定理来列方程求出x,从而求出角A和角C的度数。
师:还有其他列方程的方法吗?
生:角A等于x度,AD等于AC(此处应该是笔误,前面条件是BD = AD),所以角C等于90° - 1/2x度,角C又等于2x度,所以90° - 1/2x度 = 2x度,用同一个角的两种不同表示方法来列方程。
师:还有吗?
生:角A等于x度,AB等于AC,所以角C等于(180° - 角A)÷ 2 = 90° - 1/2x度。BC等于BD,所以角BDC等于角C,等于90° - 1/2x度。又因为BD等于AD,所以角ABD等于角A,等于x度。因为角BDC是三角形ABD的外角,所以90° - 1/2x度 = x度 + x度,用三角形的外角等于不相邻的两个内角和来列方程。
师:对于题目中没有告诉我们任何一个角的度数,需要求角A、角C度数的情况,通常设未知数列方程来解决。列方程可以根据三角形内角和定理,也可以根据同一个角的不同表示方法,还可以根据三角形的外角等于不相邻的两个内角的和来列方程。下面我们来看第三,求证斜边和一条直角边分别相等的两直角三角形全等。这是我们前面判定两个直角三角形全等的方法HL,今天我们在这把这个判定定理进行证明。这是一个命题,证明需要画出图形,写出已知和求证,大家思考一下应该画什么样的图形?
生:应该画两个直角三角形,这两个直角三角形是全等的。
师:好,接下来我们写出已知。如图,在直角三角形ABC和直角三角形A'B'C'中,指出直角角C等于角C'等于90°,它们需要满足斜边相等,AB等于A'B',以及一条直角边相等。这里可以选择AC等于A'C',也可以选择BC等于B'C',我们用AC等于A'C'。那么求证的结论就是这两直角三角形全等。
接下来我们给出证明。思考一下怎么证这两个直角三角形全等,肯定不能再用HL来证明,要把它给的“边边角”条件转化成我们学过的“边边边”“边角边”“角角边”或“角边角”来判定这两个三角形全等。怎么将已知的三个条件转化成所需的判定三角形全等的三个条件呢?
