射影定理专题老师稿

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精典专题系列 2 DSE 金牌数学专题系列 导入 好学不倦
在一个漆黑的晚上,老鼠首领带领着小老鼠出外觅食,在一家人的厨房内,垃圾桶之中有很多剩余的饭菜,对于老鼠来说,就好像人类发现了宝藏。 正当一大群老鼠在垃圾桶及附近范围大挖一顿之际,突然传来了一阵令它们肝胆俱裂的声音,那就是一头大花猫的叫声。它们震惊之余,更各自四处逃命,但大花猫绝不留情,不断穷追不舍,终于有两只小老鼠走避不及,被大花猫捉到,正要向它们吞噬之际,突然传来一连串凶恶的狗吠声,令大花猫手足无措,狼狈逃命。
大花猫走后,老鼠首领施施然从垃圾桶后面走出来说:"我早就对你们说,多学一种语言有利无害,这次我就因而救了你们一命。"
知识点回顾 射影定理: 射影定理,又称欧几里德定理,内容是:直角三角形中,斜边上的高是两直角边在斜边上射影的比例中项,每一条直角边是这条直角边在斜边上的射影和斜边的比例中项
概述图中,在RtABC中,∠ACB=90°CD是斜边AB上的高,则有射影定理如下: CD²=AD·BDAC²=AD·ABBC²=BD·ABAC·BC=AB·CD

任意三角形射影定理又称第一余弦定理
ABC的三角是ABC,它们所对的边分别是abc,则有 a=b·cosC+c·cosB b=c·cosA+a·cosC c=a·cosB+b·cosA
注:以“a=b·cosC+c·cosB”为例,bca上的射影分别为cosCcosB,故名射影定理。 证明1
设点A在直线BC上的射影为点DABAC在直线BC上的射影分别为BDCD,且BD=c·cosBCD=b·cosC,∴a=BD+CD=b·cosC+c·cosB.同理可证其余。

拥有梦想只是一种智力,实现梦想才是一种能力。

I




2b=asinB/sinAc=asinC/sinA=asin(A+B/sinA=a(sinAcosB+cosAsinB/sinA =acosB+(asinB/sinAcosA=a·cosB+b·cosA.同理可证其它的。

面积射影定理平面图形射影面积等于被射影图形的面积S乘以该图形所在平面与射影面所夹角的余弦。 COSθ=S射影/S
(平面多边形及其射影的面积分别是S,S射影,它们所在平面所成锐二面角的为θ
证明思路:因为射影就是将原图形的长度(三角形中称高)缩放,所以宽度是不变的,又因为平面多边形的面积比=边长的乘积比。所以就是图形的长度(三角形中称高)的比。那么这个比值应该是平面所成角的余弦值。在两平面中作一直角三角形,并使斜边和一直角边垂直于棱(即原多边形图的平面和射影平面的交线),那么三角形的斜边和另一直角边就是其多边形的长度比,即为平面多边形的面积比,而将这个比值放到该平面三角形中去运算,可。
射影定理是平面几何中一个很重要的性质定理,尽管义务教材中没有列入,但在几何证明及计算中应用很广泛,若能很好地掌握并灵活地运用它,常可取到事半功倍的效果。与相似三角形的应用紧密相连。

专题讲解

[1] 已知:在RtABC中,∠ACB=90°,CDABDEAC上一点,CFBEF,求证:△BFD∽△BAE

证明: ACB=90° RtECB CFBE

2 由射影定理得BCBFBE 又∠ACB=90° CDAB

BCBDAB BFBEBDAB

2BFBDABBE
FBD=ABE

BFD∽△BAE

拥有梦想只是一种智力,实现梦想才是一种能力。

II


[2] 在△ABC中,∠C=90°,∠BAC的平分线ADBC边于D,求证:AC2BCAD22BD

证明:CAD的垂线垂足为ECE的延长线交ABF 则由射影定理ACAEAD EEG//BCABG CAD=BAD AECF CE=EF
BC=2EG
2AC2AEADAEEGBC2ADBD2BD AD2
AD


[3] 已知:在△ABCCDAB边上的高,EBC边上的中点,DE的延长线交ACACAFDF 延长线于F,求证:BC
证明:1)方法一:在EF上截取EM=DE,连结BM

CDAB DBCRt
1 EBC边上的中点 DE=2BC

又∵ EM=DE DM=BC EM=DM BE=EC 四边形BDCMBDCM AFACAFDFDM DFBC MC//BD
AC2)方法二:作EM//BAACM

1 EBC中点 AM=2AC 1 CDAB DBCRt DE=2BC FADFFAFDACAF11ACBCDE 2BCDF EM//BA MA2
拥有梦想只是一种智力,实现梦想才是一种能力。

III


变式练习
[4] 已知:在△ABC中,AB=AC延长ABD,使BD=AB,取AB中点E,连结ECDC,求证:CD=2CE

1证明: AB=AC EAB中点 AE=2AC 1AEACACAD2AD AB=AC AB=BD
AC 又∠A=A AEC∽△ACD

ECAC1AD2 CD=2CE
CD

[5] 已知:RtABC中,∠BAC=90°,在ABAC边上分别取点PQ,连结PQBDAPABCDAQAC AFPQFAF延长线交BCD,求证:
证明:BMADMCNADAD延长线于点N ABBMPF PQAD PQ//BM//CN PQ//BM
APAQFQABAQBMFQACNCAPACPFNC NC//PQ BMBDNCDC BM//NC
ABAQBDFQAPACDCPF
RtABC中,∠BAC=90° AFPQ 由射影定理得APPFPQAQFQPQ
2
2AP2PFABABAQBDAQ2BDAQ2FQ APACDCAP2 ACDCAP
AQBDABAPDCACAQ


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IV



22 [6] 已知:△ABC中,∠A=2B,求证:BCACACAB

证明:延长CAD使AD=AB,连结BD,则∠1=D CAB=2D CAB=2CBA CBA=D C=C
ACCBCBCD ABC∽△BDC
22AC(ACADACACAD CBACCD
22 AD=AB CBACACAD
CACB
或作∠CAB平分线AD,△CAD∽△CBA CDCA
CA(CBBDCBCBBDCB


22 [7] 如图,△ABC中,DE分别在边BCAB上且∠1=2=3,设△ABC,△m1m25m4 EBD,△ADC的周长分别为mm1m2,求证:
证明:AB=cBC=aCA=b,由∠2=3ED//AC,故△EDB∽△ACB m1BDBEEDm1BDBEEDBAACmacb mBC
,即m2ADDCACABACBC 由∠1=3,∠C公共 BAC∽△AEC
mm2b2ADDCbDCbDCcbabama m1m2BDbaDCbb2bb15512(244 aamaaaa2a
mm1m25m1m25b14 mm4 a2BC2AC时,拥有梦想只是一种智力,实现梦想才是一种能力。

V


巩固练习:
【选择题】
1、已知直角三角形ABC中,斜边AB=5cm,BC=2cmDAC上的一点,DEABABE,且AD=3.2cm,则DE= A1.24cm B1.26cm C1.28cm D1.3cm
2、如图1-1,在RtABC中,CD是斜别AB 上的高,在图中六条线段中,你认为只要知道( )线段的长,就可以求其他线段的长

A1 B2 C3 D4

3、在RtABC中,BAC90ADBC于点D,若BDAC3 ,则CDAB43416A B C

4399D
1641-2ABCD1DEA,CADE CDE3EDB
A22.5 B30 C45 D60

【填空题】
5ABC中,A90ADBC于点DAD=6BD=12,则CD= AC= AB2:AC2=
6、如图2-1,在RtABC中,ACB90CDABAC=6AD=3.6,则BC=
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VI


【解答题】
7已知CDABC的高,DECA,DFCB,如图3-1,求证:CEFCBA

8、已知CAB90ADCBACEABF是正三角形,求证:DEDF

9、如图3-2,矩形ABCD中,AB=aBC=bMBC的中点,DEAME是垂足,求证:DE

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2ab4ab22
VII


拓展训练
1 如图(6,已知⊙O中,AB 为直径,△ABC内接于圆,AE =AC ,BE 交圆于点F ,求证:∠ACF =∠AED



2 已知:梯形ABCD中,B=C=90°过BC的中点FFEADEF=CF2求证:BC4ABCD

解:连结FDFA FEAD DEF=90° CF=EF FD=FD C=DEF=90° DCF≌△DEF DE=DC 1=2 同理可证EA=BA 3=4 2+4=90° RtDFA EFAD 由射影定理得EF2DEEA EF=CF
EF1CB2
1(CB2ABCD2 2 CB4ABCD

3 已知:如图,AB=AC=15ADABBCD,若CD=7,求BC的长。

1解:法一:BD中点E,连结AE ADAB AE=BE=2BD 1=B AB=AC=15 C=B 1=C B公用
2 BAE∽△BCA ABBEBC

11BDBC(BCCDBCAB22 2
2 CD=1 BC7BC450 (BC25(BC180 BC=25 拥有梦想只是一种智力,实现梦想才是一种能力。

VIII


法二:解:AFBCD ADAB ABBDBF
2111 AB=ACAFBC BF=2BC 2BC·BD=2BCBD·BC=AB2
BC27BC=450 ∴(BC25BC+18=0 BC=25

4 如图,已知四边形ABCD中,A=60°,B=D=90°,CD=1AB=2ADBC的长。
解:BC=x D=ABC=90° A=60° P=30°
1(23x3x2PC=2x PB= AD=
PCBCPBPAADPD 在△PBC与△PDA中,易证△PBC∽△PDA
2x23x3x12x 2x4x223x3x2
x(x2230
x=0舍,x232 BC=232 AD=43


反思总结





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IX




参考答案
1C 2B 3C 4C 53,35,4:1

6
8 7、证明:在RtADC中,由射影定律得,



CD2CEAC,在RtBCD中,CD2CFBC CEACCFBC,CEBC CFACECFBCACEFCBA
8、证明:如图所示,在RtBAC中,AC2CDCB,AB2BDBC

ACCDCD2CD2CDAD ABBDCDBDAD2ADBDACAE,ABAF,AEAD BFBDFBD60ABD,EAD60CAD,ABDCAD
FBDEADEADFBD,BDFADE
FDEFDAADEFDABDF90 DEDF
9、证明:在RtAMBRtADE中,AMBDAEABMAED90

所以RtAMBRtADE
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X


所以ABDEAMAD,因为AB=aBC=b

所以DEABADab2abAM2a2b4a2b2
4







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