中学数学竞赛讲座及练习第31讲 梯形
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中学数学竞赛讲座及练习第31讲 梯形
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第三十一讲 梯形
与平行四边形一样,梯形也是一种特殊的四边形,其中等腰梯形与直角梯形占有重要地位,本讲就来研究它们的有关性质的应用.
例1 如图2-43所示.在直角三角形ABC中,E是斜边AB上的中点,D是AC的中点,DF∥EC交BC延长线于F.求证:四边形EBFD是等腰梯形.
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分析 因为E,D是三角形ABC边ED∥BF.此外,还要证明
(1)EB=DF;(2)EB不平行于DF. 证 因为E,D是△ABC的边AC的中点,所以
ED∥BF.
又已知DFECFD是平行四边形,所以
EC=DF. ①
又E是Rt△ABC斜边AB上的中点,所以
EC=EB. ②
由①,②
EB=DF.
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下面证明EB与DF不平行.
若EB∥DF,由于EC∥DF,所以有EC∥EB,这与EC与EB交于E矛盾,所以EBDF.
根据定义,EBFD是等腰梯形.
例2 如图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的度数.
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分析 由于△BCDCBD的度数,则底角∠BCD可求.由等腰Rt△ABC可求知斜边Rt△ABC斜边上的中线也可BCD的度数.
解 过D作DE则DE的长度即为等腰Rt△ABC斜边上的高AF.设AB=a,由于△ABF
AF2+BF2=AB2,
即
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又
BC2=AB2+AC2=2AB2=2a2,
由于BC=DB,所以,在Rt△BED中,
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从而∠EBD=30°(直角三角形中30).在△CBD中,
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例3 如图2-45中,AD∥BC,∠A=90°,∠ADC=135°,CD的垂直平分线交BC于延长线于F,垂足为M.求证:AD=BF.
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分析 MF是DC的垂直平分线,所以ND=NC.由AD∥BC及∠ADC=135°知,∠C=45°,从而∠NDC=45°,∠DNC=90°,所以ABND是矩形,进而推知△BFN是等腰直角三角形,从而AD=BN=BF.
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证 连接DN.因为N是线段DC的垂直平分线MF上的一点,所以ND=NC.由已知,AD∥BC及∠ADC=135°知
∠C=45°,
从而
∠NDC=45°.
在△NDC中,
∠DNC=90°(=∠DNB),
所以ABND是矩形,所以
AF∥ND,∠F=∠ △BNF是一个含有锐角45.又
,
所以 AD=BF.
例4 如图2-46ABCD中,∠C=90°,AD∥BC,AD+BC=AB,E是CD,求△ABE的面积.
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分析 由于AB=AD+BC,即一腰AB的长等于两底长之和,它启发我们利用梯形的中位线性质(这个性质在教材中是梯形的重要性质,我们将在下一讲中深入研究它,这里只引用它的结论).取腰AB的中点F
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(或BC).过
A引AG⊥BC于G,交EF于H,则AH,GH分别是△AEF与△BEF的高,所以
AG2=AB2-BG2=(8+2)2-(8-2)2=100-36=64,
所以AG=8.这样S△ABE(=S△AEF+S△BEF)可求.
解 取AB中点F,连接EF.由梯形中位线性质知
EF∥AD(或BC),
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过A作AG⊥BC于G,交EFAH=GH且AH,GH均垂直于EF.在Rt△
AG2=AB2 =(AD+BC)2-(BC-AD)2
=102-62=82,
所以 AG=8,
从而 AH=GH=4,
所以
S△ABE=S△AEF+S△BEF
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