当前位置:首页>文档>模型38梅涅劳斯定理、塞瓦定理(解析版)_中考复习资料_语数英物化_2数学中考复习_2023年中考复习资料_专项复习_备战2023年中考数学解题大招复习讲义(全国通用)

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梅涅劳斯定理:任何一条直线截三角形的各边,都使得三条不相邻线段之积等于另外三条线段之积.当 直线交三角形ABC三边所在直线BC、AB、AC于D、E、F点时,则有AE×BD×CF=EB×CD×AF 塞瓦定理:塞瓦定理是指在△ABC内任取一点O,延长AO、BO、CO分别交对边于D、E、F,则 BD×CE×AF=DC×EA×FB.例题精讲 考点一:梅涅劳斯定理 【例1】.如图,等边△ABC的边长为2,F为AB中点,延长BC至D,使CD=BC,连接FD交AC于 E,则四边形BCEF的面积为 . 解:∵DEF是△ABC的梅氏线, ∴由梅涅劳斯定理得, • • =1, 即 • • =1,则 = , 连FC,S△BCF = S△ABC ,S△CEF = S△ABC , 于是S BCEF =S△BCF +S△CEF = S△ABC = × ×2×2sin60° = × = . 故答案为 . 变式训练 【变式1-1】.如图,D、E、F内分正△ABC的三边AB、BC、AC均为1:2两部分,AD、BE、CF相交 成的△PQR的面积是△ABC的面积的( )A. B. C. D. 解:对△ADC用梅涅劳斯定理可以得: • • =1,则 = . 设S△BCF = ,S△BCQ = S△BCE = ,S BPRF = S△ABD = , ∴S△PQR =S△BCF ﹣S△BCQ ﹣S BPRF = S△ABC . 故选:D. 【变式1-2】.梅涅劳斯定理 梅涅劳斯(Menelaus)是古希腊数学家,他首先证明了梅涅劳斯定理,定理的内容是:如图(1),如 果一条直线与△ABC的三边AB,BC,CA或它们的延长线交于F、D、E三点,那么一定有 • • =1. 下面是利用相似三角形的有关知识证明该定理的部分过程: 证明:如图(2),过点A作AG∥BC,交DF的延长线于点G,则有 = . 任务:(1)请你将上述材料中的剩余的证明过程补充完整; (2)如图(3),在△ABC中,AB=AC=13,BC=10,点D为BC的中点,点F在AB上,且BF= 2AF,CF与AD交于点E,则AE= 6 . 解:(1)补充的证明过程如下: ∵AG∥BD, ∴△AGE∽△CDE.∴ , ∴ ; (2)根据梅涅劳斯定理得: . 又∵ , , ∴DE=AE. 在Rt△ABD中,AB=13,BD=5,∠ADB=90°,则由勾股定理知:AD= = = 12. ∴AE=6. 故答案是:6. 考点二:塞瓦定理 【例2】.如图:P,Q,R分别是△ABC的BC,CA,AB边上的点.若AP,BQ,CR相交于一点M,求证: . 证明:如图,由三角形面积的性质,有 , , . 以上三式相乘,得 .变式训练 【变式2-1】.请阅读下列材料,并完成相应任务 如图,塞瓦定理是指在△ABC内任取一点O,延长AO,BO,CO分别交对边D,E,F于,则 × × =1. 任务:(1)当点D,E分别为边BC,AC的中点时,求证:点F为AB的中点; (2)若△ABC为等边三角形,AB=12,AE=4,点D是BC边的中点,求BF的长. 解:(1)证明: ∵D,E分别为边BC,AC的中点, ∴BD=CD,EA=CE, ∴ , 由塞瓦定理,得 , ∴ , ∴AF=BF, ∴点F为AB的中点; (2)解:∵△ABC为等边三角形,AB=12, ∴AB=AC=BC=12, ∵AE=4, ∴EC=12﹣4=8, ∵点D是BC的中点, ∴BD=CD=6, ∵AB=12, ∴AF=AB﹣BF=12﹣BF,由赛瓦定理,得 , ∴ , ∴BF=8. 【变式2-2】.请阅读下列材料,并完成相应任务 塞瓦定理 定理内容:如图1,塞瓦定理是指在△ABC内任取一点O,延长AO,BO,CO分别交对边于 D,E,F,则 . 数学意义:使用塞瓦定理可以进行直线形中线段长度比例的计算,其逆定理还可以用来进行 三点共线、三线共点等问题的判定方法,是平面几何学以及射影几何学中的一项基本定理, 具有重要的作用. 任务解决: (1)如图2,当点D,E分别为边BC,AC的中点时,求证:点F为AB的中点; (2)若△ABC为等边三角形(如图3),AB=12,AE=4,点D是BC边的中点,求BF的长,并直接 写出△BOF的面积. (1)证明:∵点D,E分别为边BC,AC的中点, ∴BD=CD,CE=AE, 由赛瓦定理可得: , ∴ , ∴AF=BF, 即点F为AB的中点;(2)∵△ABC为等边三角形,AB=12, ∴BC=AC=12, ∵点D是BC边的中点, ∴BD=DC=6, ∵AE=4, ∴CE=8, 由赛瓦定理可得:BF=8; △BOF的面积为 . 1.如图,在△ABC中,M是AC的中点,E是AB上一点,AE= AB,连接EM并延长,交BC的延长线 于D,则 =( ) A. B.2 C. D. 解:如图,过C点作CP∥AB,交DE于P, ∵PC∥AE, ∴△AEM∽△CPM, ∴ = , ∵M是AC的中点,∴AM=CM, ∴PC=AE, ∵AE= AB, ∴CP= AB, ∴CP= BE, ∵CP∥BE, ∴△DCP∽△DBE, ∴ = = , ∴BD=3CD, ∴BC=2CD,即 =2. 故选:B. 2.如图,在△ABC中,D、E分别是BC、AC上的点,AD与BE相交于点G,若AG:GD=4:1,BD: DC=2:3,则AE:EC的值是( ) A. B. C. D. 解:过D作DH∥AC交BE于H, ∴△DHG∽△AEG,△BDH∽△CBE,∴ , , ∴AE=4DH,CE= DH, ∴ , 故选:B. 3.如图,在△ABC中,AD是BC边上的中线,F是AD边上一点.射线CF交AB于点E,且 ,则 等于 . 解:如图:过点D作DG∥EC交AB于G, ∵AD是BC边上的中线, ∴GD是△BEC的中位线, ∴BD=CD,BG=GE. ∵ = , ∴ = ∵DG∥EC, ∴ = = . 故答案是: .4.如图,在△ABC中,点D是AB边上的一点,且AD=3BD,连接CD并取CD的中点E,连接BE,若 ∠ACD=∠BED=45°,且CD=6 ,则AB的长为 4 . 解:如图,取AD中点F,连接EF,过点D作DG⊥EF于G,DH⊥BE于H, 设BD=a, ∴AD=3BD=3a,AB=4a, ∵点E为CD中点,点F为AD中点,CD=6 , ∴DF= a,EF∥AC,DE=3 , ∴∠FED=∠ACD=45°, ∵∠BED=45°, ∴∠FED=∠BED,∠FEB=90°, ∵DG⊥EF,DH⊥BE, ∴四边形EHDG是矩形,DG=DH, ∴四边形DGEH是正方形, ∴DE= DG=3 ,DH∥EF, ∴DG=DH=3, ∵DH∥EF,∴∠BDH=∠DFG, ∴△BDH∽△DFG, ∴ , ∴ = , ∴BH=2, ∴BD= = = , ∴AB=4 , 故答案为:4 . 5.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=8 ,BC=16,AD是边BC的中线,过点C作CE⊥AD于点 E,连接BE并延长交AC于点F,则AD的长是 1 6 ,EF的长是 . 解:过点G作DG∥AC,交BF于点G, ∵D为BC的中点,BC=16, ∴CD=BD=8, ∵∠ACB=90°,AC=8 , ∴AD= =16, ∴sin∠CAD= ,∴CE= = , ∴AE= , ∴DE=AD﹣AE=4, ∵DG∥AC, ∴ , 设DG=x,则CF=2x,AF= , ∵DG∥AC, ∴∠DGE=∠AFE,∠EDG=∠EAF, ∴△DEG∽△AEF, ∴ , 即 , 解得:x= , ∴CF=2x= ∴BF= , ∵ , ∴ , ∵ , ∴EF= = . 故答案为:16, . 6.如图,△ABC中,D、E是BC边上的点,BD:DE:EC=3:2:1,M在AC边上,CM:MA=1:2, BM交AD、AE于H、G,则BH:HG:GM等于 5 1 : 2 4 : 1 0 .解: 过M作MQ∥BC交AE于N,交AD于F,交AB于Q, ∵BD:DE:EC=3:2:1, ∴设EC=a,DE=2a,BD=3a, ∵MQ∥BC, ∴△AMN∞△ACE, ∵CM:MA=1:2, ∴ = = , ∴MN= a, 同理MF=2a,MQ=4a, ∵MQ∥BC, ∴△MNG∽△BEG, ∴ = , ∴ = = , ∴ = = 同理 = = = , = = , ∴ = , = =∴BH:HG:GM=51:24:10, 故答案为:51:24:10. 7.如图, ABCD的对角线相交于点O,在AB的延长线上任取一点E,连接OE交BC于点F.若AB= ▱ a,AD=c,BE=b,则BF= . 解:取AB的中点M,连接OM, ∵四边形ABCD是平行四边形, ∴AD∥BC,OB=OD, ∴OM∥AD∥BC,OM= AD= c, ∴△EFB∽△EOM, ∴ , ∵AB=a,AD=c,BE=b, ∴ME=MB+BE= AB+BE= a+b, ∴ , ∴BF= . 故答案为: . 8.在△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC,AM为BC边上的中线,CD⊥AM于点D,CD的延长线交于点,求 的值. 解:过点B作BF⊥BC,交EC的延长线于点F, ∵∠ACB=90°,AC=BC, ∴∠BCF+∠ACD=90°, 又∵BF⊥BC,CD⊥AM, ∴∠BCF+∠F=90°,∠CAD+∠ACD=90°, ∴∠ACD=∠F,∠BCF=∠CAD, ∴△ACM≌△CBF(AAS), ∴BF=CM, 又∵AM为BC边上的中线, ∴BF=CM= BC, ∵∠AEC=∠BEF, ∴△ACE∽△BFE, ∴ =2. 9.如图,在△ABC中,M是AC的中点,E、F是BC上的两点,且BE=EF=FC,求BN:NQ:QM的值.解:连接MF,如图, ∵M是AC的中点,EF=FC, ∴MF为△CEA的中位线, ∴AE=2MF,AE∥MF, ∵NE∥MF, ∴ = =1, = = , ∴BN=NM,MF=2NF, 设BN=a,NE=b,则NM=a,MF=2b,AE=4b, ∴AN=3b, ∵AN∥MF, ∴ = = = , ∴NQ= a,QM= a, ∴BN:NQ:QM=a: a: a=5:3:2. 10.如图,△ABC中,∠ACB=90°,CD⊥AB于点D,E为BC上一点,AE交CD于点F,EH⊥AB于点 H,若CF=2FD,EH= ,求CE•BE的值. 解:对于△CBD和截线AFE,由梅涅劳斯定理可知: , ∵CF=2FD, ∴ ,∴ , 易知△ADC∽△EHB, ∴ , ∴ , 由射影定理可知AC2=AD•AB, ∴ BE• CE = = = , ∵EH= , ∴BE•CE=4. 11.如图,△ABC中,AD⊥BC于点D,E是AB上一点,连接DE,2∠C+∠BDE=180°. (1)求证:∠BDE=2∠CAD; (2)若AC=BD,∠AED=∠ACB,求证BE=2CD; (3)若AE=kBE,BD=mCD,则 的值为 . (用含m,k的式子表示). (1)证明:∵2∠C+∠BDE=180°, ∴∠C+ ∠BDE=90°, ∵AD⊥BC, ∴∠C+∠CAD=90°,∴∠CAD= ∠BDE, ∴∠BDE=2∠CAD; (2)证明:如图,延长DE至F,使DF=BD,连接BF,在DB上截取DG=CD,连接AG, ∵AD⊥BC, ∴∠ADC=∠ADG=90°, 在△ADC和△ADG中, , ∴△ADC≌△ADG(SAS), ∴AG=AC,∠GAD=∠CAD,∠AGC=∠ACB, ∴∠CAG=2∠CAD, ∵∠BDF=2∠CAD, ∴∠BDF=∠CAG, ∵AC=BD, ∴AC=BD=AG=DF, ∴△BDF≌△CAG(SAS), ∴BF=CG,∠DFB=∠AGC=∠ACB, ∵∠AED=∠ACB,∠AED=∠BEF, ∴∠DFB=∠BEF, ∴BF=BE, ∴BE=CG, ∵CG=2CD, ∴BE=2CD; (3)解:如图,记AG与DE的交点为H,设CD=y,则BD=my, 延长DE至F,使DF=BD=my,连接BF,在DB上截取DG=CD=y,连接AG, 则CG=CD=2y, 由(2)知,△ADC≌△ADG, ∴AC=AG,∠CAD=∠GAD,∴∠CAG=2∠CAD, 由(1)知,∠BDE=2∠CAD, ∴∠BDE=∠CAG, ∵DF=BD,AC=AG, ∴ , ∵△DBF∽△ACG, ∴∠DBF=∠AGC, ∴AG∥BF, ∴△DHG∽△DFB, ∴ , ∴DH=DG=y, ∵AG∥BF, ∴△BEF∽△AEH, ∴ , ∵AE=kBE, ∴ = = , ∴EH=kEF, ∵DF=DH+EH+EF=y+kEF+EF=my, ∴EF= , ∴EH= , ∴DE=EH+DH= +y= , ∴ = = , 故答案为: .12.如图1,Rt△ABC中,∠BAC=90°,AD是中线,BE⊥AD,垂足为E,点F在AD上,∠ACF= ∠DBE. (1)求证:∠ABD=∠CFD; (2)探究线段AF,DE的数量关系,并证明你的结论; (3)如图2,延长BE交CF于点P,AB= AF,求 的值. (1)证明:设∠DBE=∠CFD= , ∵BE⊥AD, α ∴∠BED=90°, ∴∠ADB+ =90°, 又∵∠BACα=90°,AD是中线, ∴AD=BD=CD, ∴∠BAD=∠ABD, ∴∠ADB+2∠BAD=180°, ∴2∠BAD=90°+ , 又∵∠CFD=∠DαAC+∠ACF=∠DAC+ =90°﹣∠BAD+ =2∠BAD﹣∠BAD=∠BAD, ∵∠ABD=∠BAD, α α ∴∠ABD=∠CFD;(2)解:AF=2DE. 理由:过点C作CM⊥AD交AD的延长线于点M, ∵AD是中线, ∴BD=CD, ∵∠CMD=∠BED=90°,∠CDM=∠BDE, ∴△CDM≌△BDE(AAS), ∴DM=DE,CM=BE, 又∵∠BAD=∠CFM,∠AEB=∠CMF, ∴△CMF≌△BEA(AAS), ∴AE=MF, ∴AE﹣EF=MF﹣EF, ∴AF=EM, 又∵EM=2DE, ∴AF=2DE; (3)解:过点C作CM⊥AD交AD的延长线于点M, 由(2)可知,AF=2DE,AD=CD,设DE=x,则AF=2x, ∵AB= AF, ∴AB=2 x, ∴AB=2 x, 设EF=y, ∴AE=y+2x,AD=CD=y+3x,由(2)可知,BE=CM, ∴AB2﹣AE2=CD2﹣DM2, ∴ =(y+3x)2﹣x2, 解得y=3x,y=﹣8x(舍去), ∴AE=5x, ∵∠BDE=∠CFE,∠AEB=∠PEF, ∴△BEA∽△PEF, ∴ . 13.如图1,△ABC中,AB=AC,点D在BA的延长线上,点E在BC上,DE=DC,点F是DE与AC的 交点,且DF=FE. (1)图1中是否存在与∠BDE相等的角?若存在,请找出,并加以证明,若不存在,说明理由; (2)求证:BE=EC; (3)若将“点D在BA的延长线上,点E在BC上”和“点F是DE与AC的交点,且DF=FE”分别 改为“点D在AB上,点E在CB的延长线上”和“点F是ED的延长线与AC的交点,且DF=kFE”, 其他条件不变(如图2).当AB=1,∠ABC=a时,求BE的长(用含k、a的式子表示). 解:(1)∠DCA=∠BDE. 证明:∵AB=AC,DC=DE, ∴∠ABC=∠ACB,∠DEC=∠DCE. ∴∠BDE=∠DEC﹣∠DBC=∠DCE﹣∠ACB=∠DCA. (2)过点E作EG∥AC,交AB于点G,如图1, 则有∠DAC=∠DGE. 在△DCA和△EDG中,∴△DCA≌△EDG(AAS). ∴DA=EG,CA=DG. ∴DG=AB. ∴DA=BG. ∵AF∥EG,DF=EF, ∴DA=AG. ∴AG=BG. ∵EG∥AC, ∴BE=EC. (3)过点E作EG∥AC,交AB的延长线于点G,如图2, ∵AB=AC,DC=DE, ∴∠ABC=∠ACB,∠DEC=∠DCE. ∴∠BDE=∠DBC﹣∠DEC=∠ACB﹣∠DCE=∠DCA. ∵AC∥EG, ∴∠DAC=∠DGE. 在△DCA和△EDG中, ∴△DCA≌△EDG(AAS). ∴DA=EG,CA=DG ∴DG=AB=1. ∵AF∥EG, ∴△ADF∽△GDE. ∴ . ∵DF=kFE, ∴DE=EF﹣DF=(1﹣k)EF.∴ . ∴AD= . ∴GE=AD= . 过点A作AH⊥BC,垂足为H,如图2, ∵AB=AC,AH⊥BC, ∴BH=CH. ∴BC=2BH. ∵AB=1,∠ABC= , ∴BH=AB•cos∠ABHα=cos . ∴BC=2cos . α ∵AC∥EG,α ∴△ABC∽△GBE. ∴ . ∴ . ∴BE= . ∴BE的长为 .14.阅读以下材料,并按要求完成相应的任务. 塞瓦(GiovanniCeva,1648~1734)意大利水利工程师,数学家,塞瓦定理载于 1678年发表的《直线 论》一书,塞瓦定理是指如图1,在△ABC内任取一点O,延长AO,BO,CO分别交对边于D,F, E,则 . 下面是该定理的部分证明过程: 如图 2,过点 A 作 BC 的平行线分别交 BE,CF 的延长线于点 M,N.则∠N=∠FCB,∠NAF= ∠FBC. ∴△NAF∽△CBF. ∴ ①. 同理可得△NOA∽△COD. ∴ ②. 任务一: (1)请分别写出与△MOA,△MEA相似的三角形; (2)写出由(1)得到的比例线段; 任务二:结合①②和(2),完成该定理的证明; 任务三:如图3,△ABC中,∠ACB=90°,AC=4,BC=3,CD⊥AB,垂足为D,点E为DC的中点, 连接AE并延长,交BC于点F,连接BE并延长,交AC于点G.小明同学自学了上面定理之后解决了 如图3所示的问题,并且他用所学知识已经求出了BF与FC的比是25:16,请你直接写出△ECG与 △EAG面积的比. 解: 任务一: (1)△MOA∽△BOD;△MEA∽△BEC;(2) ; ; 任务二: 证明: 如图所示: 由任务一可得: ; ; 同理可得△OAN∽△ODC;△AFN∽△BFC; ∴ ; ; ∴ ; ∴ . 任务三: 由任务一和任务二可得: 在△ABC中, =1; ∵Rt△ABC中,AC=4,BC=3, ∴AB= ; ∴cos∠BAC= ; ∴ ; ∴AD= ; ∴BD=AB﹣AD= ;∵ =1; ∴ =1; 解得 = ; 过点E作EH⊥AC于H; ∴ = = = . 15.问题提出 如图(1),在△ABC中,AB=AC,D是AC的中点,延长BC至点E,使DE=DB,延长ED交AB于 点F,探究 的值. 问题探究 (1)先将问题特殊化.如图(2),当∠BAC=60°时,直接写出 的值; (2)再探究一般情形.如图(1),证明(1)中的结论仍然成立. 问题拓展 如图(3),在△ABC中,AB=AC,D是AC的中点,G是边BC上一点, = (n<2),延长BC 至点E,使DE=DG,延长ED交AB于点F.直接写出 的值(用含n的式子表示).解:(1)如图,取AB的中点G,连接DG, ∵点D是AC的中点, ∴DG是△ABC的中位线, ∴DG∥BC, ∵AB=AC,∠BAC=60°, ∴△ABC是等边三角形, ∵点D是AC的中点, ∴∠DBC=30°, ∵BD=ED, ∴∠E=∠DBC=30°, ∴DF⊥AB, ∵∠AGD=∠ADG=60°, ∴△ADG是等边三角形, ∴AF= AG, ∵AG= AB, ∴AF= AB,∴ ; (2)取BC的中点H,连接DH, ∵点D为AC的中点, ∴DH∥AB,DH= AB, ∵AB=AC, ∴DH=DC, ∴∠DHC=∠DCH, ∵BD=DE, ∴∠DBH=∠DEC, ∴∠BDH=∠EDC, ∴△DBH≌△DEC(ASA), ∴BH=EC, ∴ , ∵DH∥AB, ∴△EDH∽△EFB, ∴ , ∴ , ∴ ; 问题拓展 取BC的中点H,连接DH,由(2)同理可证明△DGH≌△DEC(ASA), ∴GH=CE, ∴HE=CG, ∵ = , ∴ , ∴ , ∴ , ∵DH∥BF, ∴△EDH∽△EFB, ∴ , ∵DH= AB, ∴ , ∴ . 16.阅读下面材料,完成(1)﹣(3)题 数学课上,老师出示了这样一道题:如图 1,△ABC中,∠BAC=90°,点D、E在BC上,AD=AB, AB=kBD(其中 <k<1)∠ABC=∠ACB+∠BAE,∠EAC的平分线与BC相交于点F,BG⊥AF,垂 足为G,探究线段BG与AC的数量关系,并证明.同学们经过思考后,交流了自己的想法: 小明:“通过观察和度量,发现∠BAE与∠DAC相等.”小伟:“通过构造全等三角形,经过进一步推理,可以得到线段BG与AC的数量关系.” …… 老师:“保留原题条件,延长图1中的BG,与AC相交于点H(如图2),可以求出 的值.” (1)求证:∠BAE=∠DAC; (2)探究线段BG与AC的数量关系(用含k的代数式表示),并证明; (3)直接写出 的值(用含k的代数式表示). 证明:(1)∵AB=AD, ∴∠ABD=∠ADB, ∵∠ADB=∠ACB+∠DAC,∠ABD=∠ABC=∠ACB+∠BAE, ∴∠BAE=∠DAC, (2)设∠DAC= =∠BAE,∠C= , ∴∠ABC=∠ADBα= + , β ∵∠ABC+∠C= + +α =β +2 =90°,∠BAE+∠EAC=90°= +∠EAC, ∴∠EAC=2 ,α β β α β α ∵AF平分∠βEAC, ∴∠FAC=∠EAF= , ∴∠FAC=∠C,∠AβBE=∠BAF= + , ∴AF=FC,AF=BF, α β ∴AF= BC=BF, ∵∠ABE=∠BAF,∠BGA=∠BAC=90°, ∴△ABG∽△BCA, ∴∵∠ABE=∠BAF,∠ABE=∠ADB, ∴△ABF∽△DBA, ∴ ,且AB=kBD,AF= BC=BF, ∴k= ,即 , ∴ (3)∵∠ABE=∠BAF,∠BAC=∠AGB=90°, ∴∠ABH=∠C,且∠BAC=∠BAC, ∴△ABH∽△ACB, ∴ , ∴AB2=AC×AH 设BD=m,AB=km, ∵ , ∴BC=2k2m, ∴AC= =km , ∴AB2=AC×AH, (km)2=km ×AH, ∴AH= , ∴HC=AC﹣AH=km ﹣ = , ∴