平行四边形的“边点三角形”性质妙用

时间:2022-10-24 05:41:10

“边点三角形”指以平行四边形某边为边,三角形第三个顶点在该边的对边所在直线上,称这样的三角形叫平行四边形的“边点三角形”.如图1中ABE、ABF,便称作ABCD的边点三角形.

1 平行四边形与“边点三角形”面积关系

边点三角形性质:由于边点三角形与平行四边形同底等高,由面积公式易知:边点三角形面积是平行四边形的一半;且同一平行四边形的所有边点三角形面积相等.

2 平行四边形与“边点三角形”的面积差

例1 如图2,E为ABCD边上一点,ABCD的面积为S,则DEA与ECB的面积和为 .

A.S B. 12S C. 13S D. 14S

分析 由图知,DEA、CEB与边点三角形ABE构成ABCD.又据“边点三角形性质”得:SABE=05S,所以SADE +SECB=05S.

3 通过“边点三角形”实现平行四边形内三角形面积的等效转化

例2 如图3,E为ABCD的边AD延长线上一点,BE交DC于F.求证:SDFA=SEFC.

分析 观察图3,不难发现ABCD中有两个“边点三角形”――ABF与BCE.由例1知ABF与DFA、BCF相关联,而BCE与EFC、BCF相关联,从而所求结论关联起来.

证明 在ABCD中,由“边点三角形”性质有SBCE=05SABCD, SABF=05 SABCD.所以SDFA + SCFB =05SABCD.所以SDFA + SCFB =SBCE = SEFC + SCFB,所以SDFA=SEFC.

4 构建“边点三角形”,沟通平行四边形与平行四边形的面积关系

例3 如图4,已知ABCD的顶点D在AEFG的边FG上,AEFG的顶点E在ABCD的边BC上.求证: SGDA+SDFO=SBEA+SECO.

分析 由图形知,欲证SGDA+SDFO= SBEA+SECO .只须证ABCD与AEFG面积相等即可.为此连结DE,构造“边点三角形”AED.显然AED既是ABCD的“边点三角形”,又是AEFG的“边点三角形”.于是ABCD与AEFG可通过AED勾联起来.

证明 连DE,由边点三角形性质得:

SAEFG =2SAED , SABCD =2SAED .

从而SAEFG =SABCD.

另一方面又有:

SGDA+SDFO=SAEFG-S四边形AEOD ;

SBEA+SECO =SABCD-S四边形AEOD.

因此SGDA+SDFO=SBEA+SECO .

5 创建平行四边形,将三角形转化为“边点三角形”

例4 如图51,P是ABCD对角线AC上任意一点.求证:SDAP=SBAP .

1 图52 分析 要证两个三角形面积相等,可设法构造一个平行四边形,使BAP、DAP成为它的边点三角形即可.

证明 如图52所示,将BAP平移至DEC位置.易知四边形APED是平行四边形.根据边点三角形定义知DEC与DAP都是APED的“边点三角形”,由边点三角形性质得:SDAP=SDEC,又由平移得:SDEC=SBAP,故SDAP=SBAP .

例5 如图61,在ABCD中,点P在BC上,PQ∥BD交CD于Q,则图中和ABP面积相等的三角形有 个.

1 图62 分析 图中有许多三角形,能否将这些看上去可能与ABP面积相等的三角形转化到一个平行四边形中,变成“边点三角形”呢?于是如图62 所示,延长PQ、AD交于点E.很显然ABP、DBP、DBQ,都是BPED的“边点三角形”,根据“同一平行四边形的所有边点三角形面积相等”得:DBP、DBQ与ABP等面积,所以和ABP面积相等的三角形有2个.

例6 如图71,P是ABCD外任意一点.若SPDA=3, SPBC=5, SPDC=4,求SPAB的值.

分析 从目标和已知可以看出SPAB与SPDA、SPBC、SPDC 有关.且不难有如下直觉:SPAB=SPDA+ SPBC+SPDC .考虑到问题发生在三角形间,不妨构造平行四边形,使各三角形变为相应的边点三角形.再由平行四边形关系寻找三角形关系.

1 图72解 如图72所示,过P点作NM∥DC交AD、BC的延长线于N、M.作PF∥AD交CD、AB于E、F.易知四边形AFED、四边形FBCE、四边形DCMN均是平行四边形.PDA是AFED的边点三角形,PBC是FBCE的边点三角形,PDC是DCMN的边点三角形,PAB是ABMN的边点三角形.从而有:

SPDA=05SAFED ,SPBC=05SFBCE ,

SPDC=05SDCMN ,SPAB=05SABMN .

又因为SABCD=SAFED +SFBCE,且

SABCD= SABMN -SDCMN .

所以SAFED+SFBCE= SABMN -SDCMN .

所以2SPDA+2SPBC=2SPAB-2SPDC .

所以SPAB=SPDA+SPBC+SPDC=3+5+4=12.

作者简介 戴向阳,男,中学一级,学科带头人,先进教研个人,发表文章十多篇.

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