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初中数学几何,辅助线到底该怎么想

初中数学几何,辅助线到底该怎么想

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JING XIN

“老师一讲就懂,自己一做就废”,这大概是初中几何里最让学生挫败的一件事。

孩子盯着图看十分钟,笔尖在图上转来转去,最后憋出一句“我想不到那条线”。家长把这归结为练得少、没天赋,于是买回一本又一本辅助线专题,让孩子背“见中点连中线”“见角平分线作垂线”。背到第二十页,题型一变,又不会了。

问题往往不在练得少,而在顺序错了。

真正卡住孩子的,不是“画哪条线”,而是画线之前的三步:条件没读懂、模型没认出来、目标没倒推。辅助线从来不是等灵感,它是被条件“逼”出来的。

这篇文章把这件事拆成三个可以被练习的动作,最后用一道题走完全程。

JING XIN

01

辅助线不是“想”出来的,是“补”出来的

先看一个容易被忽略的事实:几何题里的每一条条件,都是出题人留下的把手。

一道题给三四个条件,如果它们之间能直接连上,这题就不需要辅助线。反过来看,当一道题需要辅助线,往往意味着:条件 A 有用,条件 B 也有用,但它们之间缺一个“中间人”。

辅助线就是那个中间人。

所以正确的思考顺序不是“先看图,猜一条线”,而是两头对:这条条件还能推出什么?这个结论需要什么?两边对不上,缺的那一段,就是辅助线。

记住这一句:辅助线不是新造出来的关系,是把题里已经存在、却被藏起来的关系露出来。

下面这道题会验证这句话——那条线不是我猜的,是三个条件一起“指定”的。

02

第一步:把条件翻译成“它想让你做的事”

学生看条件,看到的是“已知”;熟练的人看条件,看到的是“动作”。

“中点”不只是一个点,它意味着“还可以连一条中位线”“可以把中线延长一倍”。“角平分线”不只是一条线,它意味着“可以翻折”“可以向两边作垂线,得到相等距离”。

同一个条件,能做的动作是有限的。把这层对应关系理顺,条件就不再是死的信息,而是提示牌。

03

第二步:不是画新线,是把残缺的图形补完整

辅助线的第二个来源是图形本身。

初中几何用到的模型是有限的:全等三角形、等腰三角形、一线三等角、手拉手(共顶点的两个等腰三角形旋转)、半角模型、将军饮马(对称求最短路径)、倍长中线、中位线、截长补短、垂径定理……数下来不超过二十个。

这些模型有一个共同点:它们都有“完整的样子”。而题目给的图,往往是某个模型被切掉一块、藏起一角之后的样子。

辅助线做的事,就是把这个模型补齐:

看到两条相等线段夹角 60°,补一个等边三角形,旋转就有了;

看到两个共顶点的等腰直角三角形,把另一对对应点连起来,就是手拉手;

看到中点,把中线延长一倍,平行四边形就出现了(对角线互相平分);

看到角平分线遇上一组平行线,补出来就是等腰三角形。

所以“想不到线”的真实原因,常常是“没认出这是哪个模型”。而认模型靠的不是刷题量,是能不能说出这个模型“成立需要什么条件”。只会背结论、说不出条件的孩子,模型稍一变形就废。

04

第三步:从结论倒推,和条件正面夹击

很多孩子只会一个方向:有条件就往前推,推一步、再推一步,推不动就卡在那里。

几何证明是双向的:条件向前推,结论往后要,两边在中间碰头。

倒推只需要问一句话:要得到这个结论,通常需要什么?

JING XIN

要证什么

求什么  

通常走的路

两条线段相等

全等三角形、等腰三角形、线段垂直平分线、角平分线性质

两个角相等

全等三角形、平行线、等腰三角形、同弧所对的圆周角

两直线垂直

勾股定理逆定理、等腰三角形三线合一、一线三垂直、直径所对的圆周角

线段的和差

(a + b = c)

截长补短:在长线段上截一段等于 a,证剩下的一段等于 b;或把短线段延长

线段成比例

相似三角形、平行线分线段成比例

求线段长度

勾股定理、相似三角形、面积法(等积)

求角的度数

三角形内角和与外角、特殊三角形、圆心角与圆周角

两张表放在一起看,好处很明显:“条件”那张表告诉你线往哪个方向画,“结论”这张表告诉你画到什么程度算成功,中间缺的那一段,就是那条辅助线。

到这里,三个动作可以合在一起用了。它们不是三步流程,而是三个同时进行的提问,最后都指向同一条线。

五个最容易走偏的地方

JING XIN

01

把辅助线当灵感,靠题型套线。

套线的麻烦在于,题目稍一变形,“见中点连中线”就不再成立。要记的不是那条线,而是“这条线为什么能在这里用”。

02

一上来就在图上试线。

试出来的线大多没有目的,越试越乱。先把等长、等角、直角标全,把“要证什么”写在旁边,再动笔。

03

只背模型结论,不记成立条件。

“手拉手”要求两个等腰三角形共顶点,少一个条件,旋转就转不过去。模型是有门槛的,门槛就是它的已知条件。

04

辅助线的叙述不规范。

该画虚线的画成实线,新加的点不起名,作图语言含糊,都会让判卷老师看不懂你的思路。各地评分细则不同,但“作法写清楚”这条在哪里都不吃亏。

05

以为每道题都必须加线。

有些题原图就能做:面积法(等底等高)、等积变形、坐标法,都是绕开辅助线的路。辅助线是工具之一,不是唯一的路。

怎么练:四件能落地的小事

JING XIN

01

第一件,做一张自己的“条件—动作”卡片。

把第 02 节那张表抄成二十行以内的卡片。每做一道题,就在对应的行上划一道。用不上的删掉,用得最多的三行贴在最前面。三个月后,这张卡片会长成最适合孩子的那一版。

02

第二件,每道题只写一句话:我为什么加这条线。

不能写“因为老师说要连”,要写“因为 AB 要截到 AC 上去”。写不出理由的线,等于没学会——下次换个图,它就不出现了。

03

第三件,一题两解,比谁的线少。

同一道题,用倍长中线做一遍,再用作平行做一遍,比较哪条更短、哪一步更容易想到。比较出来的东西,才是自己的。

04

第四件,错题按“卡在哪一步”分类,不按题型分类。

三类就够:条件没翻译(表里没找到动作)、模型没认出来(把图看成了别的形状)、目标没倒推(不知道该证什么需要什么)。分完类会发现,孩子的问题通常集中在其中一类。练一类,比刷十套卷有用。

JING XIN

几何题里的辅助线,说到底是一笔“欠账”。条件给了三个,图里只兑现了两个,剩下那一个,就是你要补的线。

所以以后再遇到“想不出来”,不必先问“我该画哪条线”。先问三句:

这条条件还能怎么用?

这个图形缺了哪一块?

要得到这个结论,通常需要什么?

三条通路对上,那条线就出现了。不是灵感来了,是推理走到了。

也要说清楚边界:这套三步法不是万能的。压轴题常常要两三条辅助线配合,甚至要先证一个中间结论,再补第二条线;有些题的最优解根本不在辅助线上,而在面积或坐标。三步法给的是起点和方向,不是全部答案。

还有一件事:模型必须自己推一遍再用。能推出来的模型,才是你的;背下来的模型,换个包装就不认了。

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