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1、初中數(shù)學(xué)競賽輔導(dǎo) 第三十四講《梯形》教案2 北師大版
與平行四邊形一樣,梯形也是一種特殊的四邊形,其中等腰梯形與直角梯形占有重要地位,本講就來研究它們的有關(guān)性質(zhì)的應(yīng)用.
例1 如圖2-43所示.在直角三角形ABC中,E是斜邊AB上的中點(diǎn),D是AC的中點(diǎn),DF∥EC交BC延長線于F.求證:四邊形EBFD是等腰梯形.
分析 因?yàn)镋,D是三角形ABC邊AB,AC的中點(diǎn),所以ED∥BF.此外,還要證明(1)EB=DF;(2)EB不平行于DF.
證 因?yàn)镋,D是△ABC的邊AB,AC的中點(diǎn),所以
ED∥BF.
又已知DF∥EC,所以ECFD是平行四邊形,所以
E
2、C=DF. ①
又E是Rt△ABC斜邊AB上的中點(diǎn),所以
EC=EB. ②
由①,②
EB=DF.
下面證明EB與DF不平行.
若EB∥DF,由于EC∥DF,所以有EC∥EB,這與EC與EB交于E矛盾,所以EBDF.
根據(jù)定義,EBFD是等腰梯形.
例2 如圖2-44所示.ABCD是梯形, AD∥BC, AD<BC,AB=AC且AB⊥AC,BD=BC,AC,BD交于O.求∠BCD的度數(shù).
分析 由于△BCD是等腰三角形,若能確定頂點(diǎn)∠CBD的度數(shù),則底角∠BCD可求.由等腰Rt△ABC可求知斜邊BC(即BD)的長.又梯形的高,即Rt△ABC
3、斜邊上的中線也可求出.通過添輔助線可構(gòu)造直角三角形,求出∠BCD的度數(shù).
解 過D作DE⊥EC于E,則DE的長度即為等腰Rt△ABC斜邊上的高AF.設(shè)AB=a,由于△ABF也是等腰直角三角形,由勾股定理知
AF2+BF2=AB2,
即
又
BC2=AB2+AC2=2AB2=2a2,
由于BC=DB,所以,在Rt△BED中,
從而∠EBD=30°(直角三角形中30°角的對邊等于斜邊一半定理的逆定理).在△CBD中,
例3 如圖2-45所示.直角梯形ABCD中,AD∥BC,∠A=90°,∠ADC=135°,CD的垂直平分線
4、交BC于N,交AB延長線于F,垂足為M.求證:AD=BF.
分析 MF是DC的垂直平分線,所以ND=NC.由AD∥BC及∠ADC=135°知,∠C=45°,從而∠NDC=45°,∠DNC=90°,所以ABND是矩形,進(jìn)而推知△BFN是等腰直角三角形,從而AD=BN=BF.
證 連接DN.因?yàn)镹是線段DC的垂直平分線MF上的一點(diǎn),所以ND=NC.由已知,AD∥BC及∠ADC=135°知
∠C=45°,
從而
∠NDC=45°.
在△NDC中,
∠DNC=90°(=∠DNB),
所以ABND是矩形,所以
AF∥ND,∠F=∠DNM=45°.
△BNF
5、是一個(gè)含有銳角45°的直角三角形,所以BN=BF.又
AD=BN,
所以 AD=BF.
例4 如圖2-46所示.直角梯形ABCD中,∠C=90°,AD∥BC,AD+BC=AB,E是CD的中點(diǎn).若AD=2,BC=8,求△ABE的面積.
分析 由于AB=AD+BC,即一腰AB的長等于兩底長之和,它啟發(fā)我們利用梯形的中位線性質(zhì)(這個(gè)性質(zhì)在教材中是梯形的重要性質(zhì),我們將在下一講中深入研究它,這里只引用它的結(jié)論).取腰AB的中點(diǎn)F,(或BC).過A引AG⊥BC于G,交EF于H,則AH,GH分別是△AEF與△BEF的高,所以
AG2=AB2-BG2=(8+2)2-(8-2)2=1
6、00-36=64,
所以AG=8.這樣S△ABE(=S△AEF+S△BEF)可求.
解 取AB中點(diǎn)F,連接EF.由梯形中位線性質(zhì)知
EF∥AD(或BC),
過A作AG⊥BC于G,交EF于H.由平行線等分線段定理知,AH=GH且AH,GH均垂直于EF.在Rt△ABG中,由勾股定理知
AG2=AB2-BG2
=(AD+BC)2-(BC-AD)2
=102-62=82,
所以 AG=8,
從而 AH=GH=4,
所以
S△ABE=S△AEF+S△BEF
例5 如圖2-47所示.四邊形
7、ABCF中,AB∥DF,∠1=∠2,AC=DF,F(xiàn)C<AD.
(1)求證:ADCF是等腰梯形;
(2)若△ADC的周長為16厘米(cm),AF=3厘米,AC-FC=3厘米,求四邊形ADCF的周長.
分析 欲證ADCF是等腰梯形.歸結(jié)為證明AD∥CF,AF=DC,不要忘了還需證明AF不平行于DC.利用已知相等的要素,應(yīng)從全等三角形下手.計(jì)算等腰梯形的周長,顯然要注意利用AC-FC=3厘米的條件,才能將△ADC的周長過渡到梯形的周長.
解 (1)因?yàn)锳B∥DF,所以∠1=∠3.結(jié)合已知∠1=∠2,所以∠2=∠3,所以
EA=ED.
又 AC=DF,
所以
8、EC=EF.
所以△EAD及△ECF均是等腰三角形,且頂角為對頂角,由三角形內(nèi)角和定理知∠3=∠4,從而AD∥CF.不難證明
△ACD≌△DFA(SAS),
所以 AF=DC.
若AF∥DC,則ADCF是平行四邊形,則AD=CF與FC<AD矛盾,所以AF不平行于DC.
綜上所述,ADCF是等腰梯形.
(2)四邊形ADCF的周長=AD+DC+CF+AF. ①
由于
△ADC的周長=AD+DC+AC=16(厘米), ②
AF=3(厘米), ③
FC=AC-3, ④
將②,③,④代入①
四邊形ADCF的周長=AD+DC+(AC-3)
9、+AF
=(AD+DC+AC)-3+3
=16(厘米).
例6 如圖2-48所示.等腰梯形ABCD中,AB∥CD,對角線AC,BD所成的角∠AOB=60°,P,Q,R分別是OA,BC,OD的中點(diǎn).求證:△PQR是等邊三角形.
分析 首先從P,R分別是OA,OD中點(diǎn)知,欲證等邊三角形PQR的邊長應(yīng)等于等腰梯形腰長之半,為此,只需證明QR,QP等于腰長之半即可.注意到△OAB與△OCD均是等邊三角形,P,R分別是它們邊上的中點(diǎn),因此,BP⊥OA,CR⊥OD.在Rt△BPC與Rt△CRB中,PQ,RQ分別是它們斜邊BC(即等腰梯形的腰)的中
10、線,因此,PQ=RQ=腰BC之半.問題獲解.
證 因?yàn)樗倪呅蜛BCD是等腰梯形,由等腰梯形的性質(zhì)知,它的同一底上的兩個(gè)角及對角線均相等.進(jìn)而推知,∠OAB=∠OBA及∠OCD=∠ODC.又已知,AC與BD成60°角,所以,△ODC與△OAB均為正三角形.連接BP,CR,則BP⊥OA,CR⊥OD.在Rt△BPC與Rt△CRB中,PQ,RQ分別是它們的斜邊BC上的中線,所以
又RP是△OAD的中位線,所以
因?yàn)?AD=BC, ③
由①,②,③得
PQ=QR=RP,
即△PQR是正三角形.
說明 本題證明引人注目之處有二:
(1)充分利用特
11、殊圖形中特殊點(diǎn)所帶來的性質(zhì),如正三角形OAB邊OA上的中點(diǎn)P,可帶來BP⊥OA的性質(zhì),進(jìn)而又引出直角三角形斜邊中線PQ等于斜邊BC之半的性質(zhì).
(2)等腰梯形的“等腰”就如一座橋梁“接通”了“兩岸”的髀使△PQR的三邊相等.
練習(xí)十三
1.如圖2-49所示.梯形ABCD中,AD∥BC,AB=AD=DC,BD⊥CD.求∠A的度數(shù).
2.如圖2-50所示.梯形ABCD中,AD∥BC,AE∥DC交BC于E,△ABE的周長=13厘米,AD=4厘米.求梯形的周長.
3.如圖2-51所示.梯形ABCD中,AB∥CD,∠A+∠B=90°,AB=p,CD=q,E,F(xiàn)分別為AB,CD的中點(diǎn).求EF.
4.如圖2-52所示.梯形ABCD中,AD∥BC,M是腰DC的中點(diǎn),MN⊥AB于N,且MN=b,AB=a.求梯形ABCD的面積.
5.已知:梯形ABCD中,DC∥AB,∠A=36°,∠B=54°,M,N分別是DC,AB的中點(diǎn).求證: