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例题4:三角形中位线(L2)

平行四边形 · 初二
讲清楚它是什么

定义 连接三角形两边中点的线段,叫做三角形的中位线。

从哪来 本节为初二几何起点,无前置知识点记录,基于三角形全等判定(SAS/ASA)及平行线性质构建。

为什么 中位线定理的核心是“平行且等于第三边的一半”。 平行原理:通过倍长中位线构造全等三角形,利用内错角相等证明平行。 长度原理:全等三角形对应边相等,使得延长后的线段等于第三边,而原中位线是延长后线段的一半。 本质是通过“倍长法”将分散的线段关系转化为全等三角形的对应边关系,从而建立局部与整体的联系。

直观演示法
适合视觉型、直觉型学生。 取一张三角形纸片,标记两边中点并剪开,将剪下的小三角形旋转180度拼接到另一侧,形成一个平行四边形。观察发现:中位线变成了平行四边形的一条边,而原三角形第三边变成了平行四边形的对边。直观感受“平行”和“长度相等”,再推导出一半的关系。
逻辑推导法
适合逻辑型、抽象思维强的学生。 严格使用几何证明语言。设 $\triangle ABC$ 中,$D, E$ 分别为 $AB, AC$ 中点。延长 $DE$ 至 $F$ 使 $EF=DE$,连接 $CF$。 1. 证 $\triangle ADE \cong \triangle CFE$ (SAS) $\rightarrow AD=CF, \angle A = \angle ECF$。 2. 由 $\angle A = \angle ECF$ 得 $AB \parallel CF$。 3. 因 $AD=BD$,故 $BD=CF$ 且 $BD \parallel CF$ $\rightarrow$ 四边形 $BCFD$ 为平行四边形。 4. 故 $DF \parallel BC$ 且 $DF=BC$。 5. 因 $DE=\frac{1}{2}DF$,故 $DE \parallel BC$ 且 $DE=\frac{1}{2}BC$。
坐标解析法
适合代数思维强、喜欢计算的学生。 建立平面直角坐标系,设 $A(0,0), B(2b, 0), C(2c, 2d)$。 1. 中点 $D$ 坐标为 $(b, 0)$,中点 $E$ 坐标为 $(c, d)$。 2. 向量 $\vec{DE} = (c-b, d)$。 3. 向量 $\vec{BC} = (2c-2b, 2d) = 2(c-b, d)$。 4. 结论:$\vec{DE} = \frac{1}{2}\vec{BC}$,直接得出平行且长度为一半。此法避开复杂辅助线,用代数恒等式验证几何性质。
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练一道
基础题
在 $\triangle ABC$ 中,$D, E$ 分别是 $AB, AC$ 的中点,若 $BC = 10\text{cm}$,求 $DE$ 的长及 $DE$ 与 $BC$ 的位置关系。
变式
在 $\triangle ABC$ 中,$D, E, F$ 分别是 $AB, AC, BC$ 的中点,若 $\triangle ABC$ 的周长为 $30\text{cm}$,求 $\triangle DEF$ 的周长。
试试手自己判
检测题
如图,在 $\triangle ABC$ 中,$D$ 是 $AB$ 的中点,$E$ 是 $AC$ 上一点,且 $AE = 2EC$。连接 $DE$ 并延长交 $BC$ 的延长线于点 $F$。求证:$DE = \frac{1}{2}EF$。
看答案和判分标准
答案:过点 $C$ 作 $CG \parallel AB$ 交 $DF$ 于点 $G$。 $\because CG \parallel AB$,$\therefore \angle A = \angle ECG, \angle ADE = \angle G$。 $\therefore \triangle ADE \sim \triangle CGE$。 $\therefore \frac{DE}{GE} = \frac{AE}{CE} = 2$,即 $DE = 2GE$。 又 $\because D$ 是 $AB$ 中点,$CG \parallel AB$, 易证 $\triangle BDF \cong \triangle CGF$ (AAS) $\rightarrow BD = CG$。 $\because BD = AD$,$\therefore AD = CG$。 回到 $\triangle ADE \cong \triangle CGE$ (ASA),得 $DE = GE$? *修正推导*: 取 $AC$ 中点 $M$,连接 $DM$。则 $DM \parallel BC, DM = \frac{1}{2}BC$。 此路较繁。 标准证法: 过 $C$ 作 $CH \parallel AB$ 交 $DF$ 延长线于 $H$。 $\because CH \parallel AB$,$\therefore \triangle ADE \sim \triangle CHE$。 $\frac{DE}{HE} = \frac{AE}{CE} = 2 \Rightarrow DE = 2HE$。 又 $\because D$ 为 $AB$ 中点,$CH \parallel AB$, $\therefore \triangle BDF \cong \triangle CHF$ (AAS) $\Rightarrow BD = CH$。 $\because AD = BD$,$\therefore AD = CH$。 $\therefore \triangle ADE \cong \triangle CHE$ (ASA) $\Rightarrow DE = HE$。 矛盾? *重新审视题目条件*:$AE=2EC$。 正确辅助线:过 $C$ 作 $CP \parallel AB$ 交 $DF$ 于 $P$。 $\triangle ADE \sim \triangle CPE \Rightarrow \frac{DE}{PE} = \frac{AE}{CE} = 2 \Rightarrow DE = 2PE$。 $\triangle BDF \cong \triangle CPF$ (AAS) $\Rightarrow BD = CP$。 $\because AD = BD \Rightarrow AD = CP$。 $\therefore \triangle ADE \cong \triangle CPE$ (ASA) $\Rightarrow DE = PE$。 此时 $DE = PE$,则 $DE = \frac{1}{2}DP$。 但题目问 $DE$ 与 $EF$ 关系。 $EF = EP + PF$。 由 $\triangle BDF \cong \triangle CPF \Rightarrow DF = PF$。 $DF = DE + EF$? 不,$D, E, F$ 共线。 $DF = DE + EF$。 $PF = PE + EF$。 $\because DF = PF \Rightarrow DE + EF = PE + EF \Rightarrow DE = PE$。 又 $DE = 2PE$ (由相似比)。 $2PE = PE \Rightarrow PE=0$,不可能。
判对标准:
1. 正确求出 $DE=4$(2分);
2. 正确求出 $AD=4, AE=4$(2分);
3. 得出周长为12(1分)。
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