熱身練習
1、如圖點A,B,C三點共線,點D,E分別是線段AB,AC的中點,已知AB=8, AC=2, 則DE的長為_______;
2、若點A,B,C三點共線,且點A為線段BC上的動點(不與B,C重合),點D,E分別是線段AB,AC的中點,已知BC=10,則DE的長為______;
3、在2中,條件都不變,BC=12,則DE的長為______.
由上面的熱身練習可知,無論A在BC上什么位置,只要滿足D是AB中點,E是AC中點,
則DE與BC的數量關系保持不變.(位置關系也不變).
做一做
改變點A的位置,使點A不在BC上,但D、E仍然是AB,AC的中點,
猜想DE與BC的關系,
想一想
由上圖,
當A不在BC上時,改變A點位置,改變BC長度,都可以得到,DE與BC有特殊的數量關系,DE是BC的一半.通過驗證,發現,DE與BC是平行的.DE這條線是三角形中非常重要的一條線段,稱為三角形的中位線.
三角形的中位線定理
定義:連接三角形兩邊中點的線段是三角形的中位線.
定理:三角形的中位線平行于第三邊且等于第三邊的一半.
如圖,在△ABC中,D是AB中點,E是AC中點,則:
DE∥1/2BC,DE=1/2BC.
證明
分析:想要證明DE與BC的關系,這里的1/2如何處理是關鍵 .
思路1:倍長
延長DE至F,使得EF=DE,如圖
此時只需要證明DF與BC平行且相等,考慮證明四邊形DBCF是平行四邊形.
實際上,AC與DF互相平分,
易得四邊形ADCF是平行四邊形,
則AD與CF平行且相等,
則BD與CF平行且相等,
則四邊形DBCF是平行四邊形
所以DF與BC平行且相等
則命題得證.
思路2:截長
取BC中點F,則BF=1/2BC,只需要證明DE與BC平行且相等
即證明四邊形DBFE是平行四邊形,怎么證明呢?問題歸結為已有條件D,E是AB,AC中點怎么使用?
連接FE并截取EG=FE(或者也可以延長FE交BC的平行線AG于G,可得到一組全等三角形)易得平行四邊形AFCG,則AB與FG平行且相等,則BD與FE平行且相等,則四邊形DBFE是平行四邊形,則DE與BF平行且相等,則命題得證.
通過猜想,驗證,證明,我們得到了三角形的中位線定理.
使用三角形中位線定理的關鍵:
找中點的連線以及與之相關的三角形.
辨識:中線與中位線
名稱
圖示
特征
三角形的
中線
頂點與對邊中點的連線,
與三角形的一邊中點有關
三角形的
中位線
三角形兩邊中點的連線,與三角形兩邊中點有關.
應用
1、如圖, 在△ABC中,D、E、F分別是AB、AC、BC邊的中點
(1)圖中共有幾個平行四邊形?為什么?
(2)圖四個小三角形有什么關系?
(3)若AC=4cm,BC=6cm,AB=8cm,
則△DEF的周長= _______
(4)若△ABC的面積為24,△DEF的面積是_______
根據三角形中位線的性質定理,可以得到很多特殊的性質,如圖,連接三角形的三條中位線,將原三角形分成了四個全等的三角形.中位線構成的三角形周長等于原三角形的周長的一般,面積為原三角形面積的1/4.
2、如圖, 在四邊形ABCD中,D、E、F、G分別是AB、BC、CD、DA邊的中點.
思考1:四邊形EFGH有什么特殊的性質?
分析:有很多中點的連線,但并無三角形,可以考慮構造與中位線相關的三角形,連接AC,或BD,或者同時連接AC,BD可以解決問題.
易得四邊形EFGH一定是平行四邊形.
此四邊形也稱為中點四邊形,任意四邊形的中點四邊形一定是平行四邊形.
思考2:四邊形EFGH的面積與原四邊形有什么關
分析:
設BD交中點四邊形EFGH于PQ,易得,四邊形EPQH時平行四邊形,由練習1可得,四邊形EMDH時平行四邊形,根據等底等高,可得平行四邊形EMDH的面積與平行四邊形EPQH的面積相等,再由練習1所得結論,可得,平行四邊形EPQH的面積為△ABD面積的一半,同理可得,四邊形PFGQ的面積是△BCD面積的一半.
中點四邊形EFGH面積是原四邊形ABCD面積的一半.這個結論對任意四邊形都成立.
思考3:四邊形EFGH的周長與原四邊形的什么有關?
分析:直接上圖,
連接AC,BD可得,四邊形EFGH的周長等于對角線AC與BD的和.
變式1:將相對邊上的兩個中點移到對角線的中點
如圖,在四邊形ABCD中,E、F、G、H分別是BD、BC、 AC、AD的中點.
思考:四邊形EFGH是平行四邊形嗎?
提示:如圖
利用三角形中位線定理即可.
變式2:如圖,在四邊形ABCD中,E,F分別為AC, BD的中點,
求證:2EF<AB+DC
分析:借助變式1思考,如圖
追問:
若AB=CD,
上圖中有等腰三角形嗎?
易證得,如圖所示的藍色三角形是等腰三角形.
變式3:如圖,在四邊形ABCD中,E,F分別為BD, AC中點, AB=DC,EF交AB于P,交CD于Q,且BA,CD的延長線交于點M,
求證:MP=MQ
三角形中位線定理中有平行線出現 ,這樣就產生了同位角、內錯角、同旁內角等許多角之間的等量關系,又由于中位線等于底邊的一半。 并且平分兩腰,這樣就出現了線段之間的等量關系。 更主要的是定理將角的等量關系與線段的等量關系有機地聯系在 一起,因此這個定理在幾何題的證明中,特別是在證明兩直線平行或線段的等量關系或角的等量關系中,起著獨特的作用,有時甚至非它莫許。因此凡是題設中有中點出現,就不妨設法應用中位線定理來進行證明,也許很有效。