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专题 03 三角形全等的六大解题模型
一线三等角模型
例题:(2023下·四川达州·七年级校考期末)已知 是经过 顶点 的一条直线, ,
、 分别是直线 上的两点,且
(1)若直线 经过 的内部,且 、 在射线 上,请解决下面两个问题.
如图 若 , ,则 ______ , ______ 填“ ”、“ ”、
“ ” ;
如图 ,若 ,则 与 的关系还成立吗?请说明理由.
(2)如图 ,若直线 经过 的外部, ,请写出 、 、 三条线段数量关系
(不要求说明理由).
【答案】(1)① ;②成立,见解析
(2)【分析】 求出 , ,根据 证 ,推出
, 即可; 求出 , ,根据 证 ,
推出 , 即可;
求出 , ,根据 证 ,推出 ,
即可.
【详解】(1)解: 如图 中,
点在 点的左侧, , , ,
,
, ,
,
在 和 中,
,
,
, ,
,
当 在 的右侧时,同理可证 ,
;
故答案为: , ;
②当 时, 中两个结论仍然成立;
证明:如图 中,, ,
,
在 和 中,
,
,
, ,
,
当 在 的右侧时,同理可证 ,
;
(2)解: .
理由是:如图 中,
, ,
又 , ,
,
,
在 和 中,,
,
, ,
,
.
【点睛】本题综合考查三角形综合题、全等三角形的判定和性质等知识,解题的关键是熟练掌握全
等三角形的判定和性质,注意这类题目图形发生变化,结论基本不变,证明方法完全类似,属于中
考常考题型.
三垂直模型
例题:(2023下·山东青岛·七年级统考期末)已知:如图①, , ,点C是 上
一点,且 , .
(1)试判断 与 的位置关系,并说明理由;
(2)如图②,若把 沿直线 向左移动,使 的顶点C与B重合, 与 交于点F,此
时 与 的位置关系怎样?请说明理由;
(3)图②中,若 , ,求四边形 的面积.
【答案】(1) ,理由见解析(2) ,理由见解析
(3)9
【分析】(1)根据条件证明 可得出 ,就可以得出 ;
(2)根据 可以得出 ,从而得出结论.
(3)根据 可求 的面积,根据 可求 的面积,最后利用
的面积减去 的面积即可求解.
【详解】(1)解: ,理由如下,
理由:∵ , ,
∴ .
在 和 中,
,
∴ ,
∴ .
∵ ,
∴ .
∵ ,
∴ ,
∴ ;
(2)解: ,理由如下,
由平移知(2)中 和(1) 全等,
∵
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ ;
(3)解:∵ , ,∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴四边形 的面积为 .
【点睛】本题考查了全等三角形的判定及性质的运用,平移的性质的运用,垂直的判定及性质的运
用,解答时证明三角形全等是关键.
半角模型
应用:①利用旋转构造全等三角形; ②利用翻折构造全等三角形.
例题:(2019上·山东威海·七年级统考期末)(1)如图1,在四边形 中, ,
,E、F分别是边 、 上的点,若 ,可求得 、 、 之间
的数量关系为________.(只思考解题思路,完成填空即可,不必书写证明过程)
(2)如图2,在四边形 中, , ,E、F分别是边 、 延长线
上的点,若 ,判断 、 、 之间的数量关系还成立吗,若成立,请完成证明,
若不成立,请说明理由.【答案】(1) ;(2) .理由见解析.
【分析】(1)线段 、 、 之间的数量关系是 .如图,延长 至 ,使
,连接 ,利用全等三角形的性质解决问题即可.
(2)结论: .如图中,在 上截取 ,连接 ,证明
,推出 , ,再证明 ,可得结论.
【详解】(1)解:线段 、 、 之间的数量关系是 .
如图,延长 至 ,使 ,连接 ,
∵ , ,即: ,
∴ ,
在 和 中, ,
∴ ,
∴ , ,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,在 和 中, ,
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ;
故答案为: .
(2)结论: .
理由:在 上截取 ,连接 ,
∵ , ,
∴ ,
在 与 中, ,
∴ ,
∴ , ,则 ,
∴
∵ , ,
∴ ,
在 与 中, ,∴ ,
∴ ,
即 ,
即 ,
∴ .
【点睛】本题考查全等三角形的判定和性质,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造全等三角形
解决问题,属于中考常考题型.
截长补短模型
截长补短法使用范围:线段和差的证明(往往需证2次全等)
例题:(2021上·广西钦州·八年级期末)在 中, ,如图①,当 ,
为 的平分线时,在 上截取 ,连接DE,易证 .
(1)如图②,当 , 为 的角平分线时,线段 , , 之间又有怎样的数量
关系?不需要说明理由,请直接写出你的猜想.
(2)如图③,当 , 为 的外角平分线时,线段 , , 之间又有怎样的
数量关系?请写出你的猜想,并对你的猜想进行说明.
【答案】(1) ;
(2) ,证明见解析【分析】(1)首先在 上截取 ,连接 ,易证 ,则可得
, ,又由 , ,所以 ,即 ,
易证 进而求解;
(2)首先在 的延长线上截取 ,连接 ,易证 ,可得 ,
,又由 ,易证 ,则可求解.
【详解】(1)解: .
理由为:
在 上截取 ,连接 ,如图②所示,
∵ 为 的平分线,
∴ ,
在 和 中,
,
∴ ,
∴ , .
∵ ,
∴ .
又∵ ,
∴ ,
∴ ,
则 ;
(2)解: .
理由为:
在 上截取 ,连接 ,如图③所示,∵ 为 的平分线,
∴ ,
在 和 中,
,
∴ ,
∴ , ,
∴ .
∵ ,
∴ .
又∵ ,
∴ ,
∴ ,
则 .
【点睛】本题考查三角形综合题、全等三角形的判定与性质、等腰三角形的判定、角平分线的定义
等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造全等三角形解决问题.
倍长中线模型
应用:①构造出一组全等三角形;②构造出一组平行线.将分散的条件集中到一个三角形中.
例题:(2023下·山东烟台·七年级统考期末)【阅读理解】如图 , 中,若 , ,求 边上的中线 的取值范围.可以用如下方法:延
长 至 ,使 ,连接 .
(1)在 中,利用三角形三边关系即可判断 的取值范围是______;
【问题解决】
如图2, 中, 是 边上的中点, 于点 , 交 于点 , 交 于点 ,
连接 .
(2)求证: ;
【问题拓展】
如图 ,在四边形 中, , , ,以 为顶点作一个
的角,角的两边分别交 、 于 、 两点,连接 .
(3)试探究线段 , , 之间的数量关系,并说明理由.
【答案】(1) ;(2)见解析;(3) ,理由见解析.
【分析】(1)如图1:证 ,得出 ,然后根据三角形的三边关系求出
的取值范围,进而求得 的取值范围;
(2)如图2:延长 到 ,使得 ,连接 , ,证 ,得出
,利用 证明 ,可得出 ,在 中,由三角形的三边关系得出
即可得出结论;
(3)将 绕着点 按逆时针方向旋转 得到 可得 ,得出
,证出 ,再由 证明 ,得出
,进而证明结论.
【详解】解:(1)如图 :∵ 是 的中线,
∴ ,
∵ , ,
∴ ( ),
∴ ,在 中,由三角形的三边关系得: ,
∴ ,即 ,
∴ ;
故答案为 ;
(2)证明:如图 :延长 到 ,使得 ,连接 , ,
∵点 是 的中点,
∴ ,
∴ ,
∴ ( ),
∴ ,
∵ , , ,
∴ ,
∴ ,
在 中,由三角形的三边关系得: ,
∴ ;
(3) ,理由如下:
如图 ,将 绕着点 按逆时针方向旋转 得 ,
∴ ,
∴
∴
∵ ,
∴ ,
∴点 、 、 三点共线
∵ ,∴
∴ ,
在 和 中,
,
∴ ( )
∴ ,
∵
∴ .
【点睛】本题属于三角形综合题,主要考查对全等三角形的性质和判定、三角形的三边关系定理等
知识点,通过旋转得到构造全等三角形是解答本题的关键.
手拉手模型
应用:通过辅助线利用旋转构造全等三角形解决问题.
例题:(2023下·吉林长春·七年级校考期末)如图①, , , ,
直线 、 交于点F.
(1)求证: ;
请补全下列证明过程:证明:在 与 中,
∴
∴ ______
∵ ______
∴
∴
(2)将图①中的 绕点C顺时针旋转到图②的位置时,(1)中的结论是否依然成立?请说明理
由.
【答案】(1) ,
(2)依然成立,理由见解析
【分析】(1)先证出 ,根据全等三角形的性质可得 ,再根据三角形
的外角性质可得 ,由此即可得证;
(2)先证出 ,根据全等三角形的性质可得 ,设 交于点 ,
再根据三角形的外角性质可得 ,由此即可得出结论.
【详解】(1)证明:在 与 中,
,
∴ ,
∴ ,
∵ ,
,
∴ ,
∴ .
故答案为: , .
(2)解:(1)中的结论依然成立,理由如下:
,
,即 ,在 与 中, ,
∴ ,
∴ ,
如图②,设 交于点 ,
∵ ,
,
∴ ,
∴ .
【点睛】本题考查了三角形全等的判定与性质、三角形的外角性质,熟练掌握三角形全等的判定方
法是解题关键.
1.(2023下·吉林长春·七年级校考期末)如图, 于点B, 于点C,点E在 边
上, , .(1)求证: ;
(2)若 , ,则 的面积为______.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)先根据垂直的定义和直角三角形的两个锐角互余可得 , ,
再利用 定理即可得证;
(2)先根据全等三角形的性质可得 ,再根据 的面积等于
即可得.
【详解】(1)证明: , ,
,
,
,
,
,
在 和 中, ,
.
(2)解: , ,
,
由(1)已证: ,
,则 的面积为
,
故答案为: .
【点睛】本题主要考查了三角形全等的判定与性质,熟练掌握三角形全等的判定与性质是解题关键.
2.(2023下·吉林长春·七年级校考期末)如图,在 中, , , ,
,垂足分别为点D、E, 交 于点F.
(1)求证: ;
(2)若 , , ,则 的长______.
【答案】(1)见解析
(2)
【分析】(1)由垂直的定义得 ,由同角的余角相等得 ,根据
证得 即可;
(2)由全等三角形的性质得 , ,根据 可得 ,得
,最后由 求出结果.
【详解】(1)证明: , ,
,
,
,,
,
在 与 中,
,
;
(2)解: ,
, ,
, ,
,
,
.
故答案为: .
【点睛】本题考查全等三角形的判定与性质,等角的余角相等,解题关键是掌握全等三角形的判定
方法.
3.(2023上·山东东营·七年级校考期末)(1)某学习小组在探究三角形全等时,发现了下面这种
典型的基本图形.如图(1),已知:在 中, , ,直线 经过点 ,
, ,垂足分别为点 、 .证明: .
(2)组员小刘想,如果三个角不是直角,那结论是否会成立呢?如图(2),将(1)中的条件改
为:在 中, , 、 、 三点都在直线 上,并且有 ,
其中 为任意锐角或钝角.请问结论 是否成立?如成立,请你给出证明;若不成立,
请说明理由.
【答案】(1)证明见解析;(2)成立;证明见解析
【分析】(1)由条件可证明 ,可得 , ,即可得证;
(2)由条件可知 ,且 ,可得 ,可
证明 ,即可得出结论.【详解】(1)证明:如图 ,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
在 和 CEA中,
△
,
∴ ,
∴ , ,
∴ ;
(2)解:成立.
证明:如图 ,
∵ ,
∴ , ,
∴ ,
在 和 CEA中,
△
,
∴ ,
∴ , ,
∴ .
【点睛】本题考查全等三角形的判定和性质,垂直的定义,直角三角形两锐角互余,平角的定义,
三角形内角和定理.根据全等三角形的性质得到 , 是解题的关键.
4.(2023下·海南省直辖县级单位·七年级校考期末)“一线三等角”模型是平面几何图形中的重
要模型之一,“一线三等角”指的是图形中出现同一条直线上有3个相等的角的情况,在学习过程中,我们发现“一线三等角”模型的出现,还经常会伴随着出现全等三角形.
根据对材料的理解解决以下问题:
(1)如图 , , .
①求证: ;
②猜想 , , 之间的数量关系,并说明理由;
(2)如图2,在 中,点 为 上一点, , ,四边形 的周
长为 , 的周长为 ,请求出 的长.
【答案】(1)①见解析;② ,见解析
(2)
【分析】(1)①根据已知可求得 , ,得到
,证明 ;②由(1)可知 ,得到 ,
从而得出 ;
(2)首先证明 ,得到 , ,结合已知可得到 ,
根据 的周长为 得到 ,得到 ,即可得出最后结果.
【详解】(1)解:① ,
, ,
,
在 与 中,
,
;
②猜想: ,理由:由(1)得: ,
, ,
;
(2) ,且 ,
,
在 和 中,
,
,
, ,
四边形 的周长为 , ,
,
又 的周长为 ,
,
, ,
,
,
即 .
【点睛】本题是三角形综合题,考查了全等三角形的判定与性质,解答本题的关键是正确寻找全等
三角形.
5.(2023下·山西晋中·七年级统考期末)综合与实践:数学活动课上,老师带领同学们以等腰三
角形为背景,探究线段之间的关系.
问题情境:已知,在 中, ,点 是直线 上的一个动点,连接 ,
在直线 的右侧作 ,且 ,连接 .(1)如图1是“智慧小组”在探究过程中画出的图形,此时点 在线段 上,请直接写出线段
与 的数量关系与位置关系: , ;
(2)如图2是“善思小组”在探究过程中画出的图形,此时点 在线段 的延长线上,请判断
(1)中的结论是否成立,并说明理由;
(3)“希望小组”在探究过程中提出了一个新的问题,在点 运动的过程中,如果 ,请
直接写出线段 的长.
【答案】(1)
(2)成立,理由见解析
(3)3或7
【分析】(1)由 证明 可得出 的数量和位置关系;
(2)同(1)方法证明,可得出结论;
(3)分两种情况可求出 的长.
【详解】(1)解:
在 与 中故答案为:
(2)成立.
理由如下:
因为 ,
.
.
在 和 中,
.
所以 .
因为在 中, ,
所以 .
所以 ,即 .
所以 .
(3)当点 在 上时,如图,
由(1)可知
;
当点 在 延长线上时,如图,由(2)可知,
综上所述, 3或7.
【点睛】本题考查三角形的全等的判定与性质,是重要考点,掌握相关知识是解题关键.
6.(2023上·安徽滁州·八年级统考期末)如图,在 和 中, , ,
,连接 , 交于点M.
(1)如图1,当点B,C,D在同一条直线上时,可以得到图中的一对全等三角形,即_____ _____;
(2)当点D不在直线 上时,如图2位置,且 .
①求证: ;
②求 的大小(用含 的代数式表示).
【答案】(1) , ;
(2)①见解析;② .
【分析】(1)由“ ”可证 ;
(2)①由“ ”可证 ,可得 ,
②由全等三角形的性质可得 ,由三角形的内角和定理可求解.
【详解】(1)∵ ,
∴ ,
在 和 中,,
∴ ,
故答案为: , ;
(2)①∵ ,
∴ ,
在 和 中,
,
∴ ,
∴ ;
②解:∵ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ .
【点睛】本题考查了全等三角形的判定和性质,证明 是解题的关键.
7.(2021下·上海松江·七年级统考期末)如图,在四边形 中, ,
点E、F分别在直线 、 上,且 .
(1)当点E、F分别在边 、 上时(如图1),请说明 的理由.(2)当点E、F分别在边 、 延长线上时(如图2),(1)中的结论是否仍然成立?若成立,
请说明理由;若不成立,请写出 、 、 之间的数量关系,并说明理由.
【答案】(1)见解析
(2)不成立, ,见解析
【分析】(1)延长EB至G,使BG=DF,连接AG,通过证明△ABG≌△ADF,△EAG≌△EAF可得
GE=EF,进而可说明EF=BE+DF;
(2)在BE上截取BM=DF,连接AM,通过证明△ABM≌△ADF,△AME≌△AFE可得ME=EF,进
而可得EF=BE﹣FD.
【详解】(1)EF=BE+DF,
理由:延长EB至G,使BG=DF,连接AG,
∵∠ABC+∠ADC=180°,∠ABC+∠ABG=180°,
∴∠ADC=∠ABG,
在△ABG和△ADF中,
,
∴△ABG≌△ADF(SAS),
∴AG=AF,∠BAG=∠DAF,
∵∠EAF= ∠BAD,
∴∠BAE+∠DAF=∠BAE+∠BAG=∠EAF,
即∠EAG=∠EAF,
在△EAG和△EAF中,,
∴△EAG≌△EAF(SAS),
∴GE=EF,
∴EF=BE+DF;
(2)(1)中结论不成立,EF=BE﹣FD,
在BE上截取BM=DF,连接AM,
∵∠ABC+∠ADC=180°,∠ADC+∠ADF=180°,
∴∠ABC=∠ADF,
在△ABM和△ADF中,
,
∴△ABM≌△ADF(SAS),
∴AM=AF,∠BAM=∠DAF,
∵∠BAM+∠MAD=∠DAF+∠MAD,
∴∠BAD=∠MAF,
∵∠EAF= ∠BAD,
∴∠EAF= ∠MAF,
∴∠EAF=∠EAM,
在△AME和△AFE中,,
∴△AME≌△AFE(SAS),
∴ME=EF,
∴ME=BE﹣BM=BE﹣DF,
∴EF=BE﹣FD.
【点睛】本题主要考查全等三角形的判定与性质,正确作出辅助线证明相关三角形全等是解题的关
键.
8.(2011上·黑龙江绥化·八年级统考期末)在 中, ,直线 经过点
C,且 于D, 于E.
(1)当直线 绕点C旋转到图1的位置时,求证:
① ;
② .
(2)当直线 绕点C旋转到图2的位置时,求证: ;
(3)当直线 绕点C旋转到图3的位置时,试问 具有怎样的等量关系?请写出这个
等量关系,并加以证明.
【答案】(1)①证明见解析 ②证明见解析
(2)证明见解析
(3) ;证明见解析
【分析】(1)①利用“一线三等角”证明 即可;
②根据全等三角形的性质可得 , ,再利用线段的和差及等量代换可得
;
(2)利用“一线三等角”证明 ,可得 ,再利用线段的和差及等量代换可得 ;
(3)先证明 ,可得 ,再利用线段的和差及等量代换可得
.
【详解】(1)证明:①如图,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,
∴ .
又∵ , ,
∴ .
②∵ ,
∴ , ,
∴ .
(2)证明:如图,
∵ , ,
∴ ,
∴ ,
∴ .
又∵ ,
∴ ,
∴ ,∴ .
(3)解: ,证明如下:
∵ , ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
又∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ .
【点睛】本题主要考查了全等三角形的判定和性质,熟练掌握全等三角形的判定和性质定理是解题
的关键.
9.(2022下·浙江舟山·八年级校联考期末)已知:边长为4的正方形ABCD,∠EAF的两边分别与
射线CB、DC相交于点E、F,且∠EAF=45°,连接EF.求证:EF=BE+DF.
思路分析:
(1)如图1,∵正方形ABCD中,AB=AD,∠BAD=∠B=∠ADC=90°,
∴把 ABE绕点A逆时针旋转90°至 ADE',则F、D、E'在一条直线上,
∠E'A△F= 度,…… △
根据定理,可证: AEF≌△AE'F.
∴EF=BE+DF. △
类比探究:
(2)如图2,当点E在线段CB的延长线上,探究EF、BE、DF之间存在的数量关系,并写出证明过
程;
拓展应用:(3)如图3,在 ABC中,AB=AC,D、E在BC上,∠BAC=2∠DAE.若S ABC=14,S ADE=6,
△ △
求线段BD、D△E、EC围成的三角形的面积.
【答案】(1)45
(2)DF=BE+EF,证明见解析
(3)2
【分析】(1)把 绕点 逆时针旋转 至 ,则 、 、 在一条直线上,
,再证 △ ,得 ,进而得出结论;
(2)将 绕点 逆时针旋转 得到 ,由旋转的性质得 ,再证 △
,得 ,进而得出结论;
(3)将 绕点 逆时针旋转得到 ,连接 ,则 ,得 ,因此
,同(2)得 △ ,则 , ,得 、 、
围成的三角形面积 ,即可求解.
【详解】(1)解:如图1,∵正方形ABCD中,AB=AD,∠BAD=∠B=∠ADC=90°,
∴把 ABE绕点A逆时针旋转90°至 ,
△
则F、D、 在一条直线上, ≌△ABE,
∴ =BE,∠ =∠BAE, =AE,
∴∠ =∠EAD+∠ =∠EAD+∠BAE=∠BAD=90°,
则∠ =∠ ﹣∠EAF=45°,
∴∠EAF=∠ ,
∴△AEF≌△ (SAS),
∴ ,
∵ ,
∴EF=BE+DF.故答案为:45;
(2)解:DF=BE+EF 理由如下:
将 ABE绕点A逆时针旋转90°得到 ,
△ △
∴△ ≌△ABE,
∴AE= ,BE= ,∠ =∠BAE,
∴∠ =∠BAE+∠ =∠ +∠ =∠BAD=90°,
则∠ =∠ ﹣∠EAF=45°,
∴∠ =∠EAF=45°,
在 AEF和 中,
△ △
,
∴△AEF≌△ (SAS),
∴ ,
∵ ,
∴DF=BE+EF;
(3)解:将 ABD绕点A逆时针旋转得到 ,连接 ,
△ △
则 ≌△ABD,
∴C△D'=BD,∴ ,
同(2)得: ADE≌△ (SAS),
△
∴ , ,
∴BD、DE、EC围成的三角形面积为 、 、EC围成的三角形面积
.
【点睛】本题是四边形综合题,考查了全等三角形的判定与性质、旋转的性质、正方形的性质以及
四边形和三角形面积等知识,本题综合性强,解此题的关键是根据旋转的启发正确作出辅助线得出
全等三角形,属于中考常考题型.
10.(2023下·四川达州·七年级四川省大竹中学校考期末)(1)阅读理解:
如图①,在 中,若 , ,求 边上的中线 的取值范围.解决此问题可以用
如下方法:延长 到点 使 ,再连接 ,这样就把 , , 集中在 中,
利用三角形三边的关系可判断线段 的取值范围是 ;则中线 的取值范围是 ;
(2)问题解决:
如图②,在 中, 是 边的中点, 于点 , 交 于点 , 交 于点
,连接 ,此时: 与 的大小关系,并说明理由.
(3)问题拓展:
如图③,在四边形 中, , , ,以 为顶点作 ,
边 , 分别交 , 于 , 两点,连接 ,此时: 、 与 的数量关系
【答案】(1) ;(2) ,见解析;(3)
【分析】(1)延长 到点 使 ,再连接 ,证明 ,可得
,再由三角形三角关系可得 , ;(2)延长 至 ,使 ,连接 ,证明 ,可得 ,连接 ,
可知 是等腰三角形,则 ,在 中, ,即 ;
(3)延长 至 使 ,连接 ,证明 ,可推导出 ,再证
明 ,则 ,能推导出 .
【详解】解:(1)延长 到点 使 ,再连接 ,
, , ,
,
,
在 中, ,
,
,
,
故答案为: , ;
(2)延长 至 ,使 ,连接 ,
, , ,
,
,
连接 ,
, ,
是等腰三角形,
,
在 中, ,即 ;
(3)延长 至 使 ,连接 ,, ,
,
, ,
,
, ,
, ,
,
,
, ,
,
,
,
.
【点睛】本题考查全等三角形的综合应用,熟练掌握三角形全等的判定及性质,三角形中线的定义,
三角形三边关系是解题的关键.