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高中数学《平行线等分线段成比例定理》(选修4)

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课程内容

《平行线等分线段成比例定理》
我们看到,平行线等分线定理以“相邻两条平行线间的距离相等”为条件如果一组平行线中相邻两条平行线间距离不相等,又可以得出怎样的结论呢?
观察,如图1-8,两条直线被一组平行线所截,当平行线间的距离不相等时,所截的线段AB与BC与EF之间有什么关系?
容易发现,AB≠BC,DE≠EF
由以往学习平面几何的经验,当几何图形平全等时,可以考察它们是否相似,而相似是通过“对应边面比例,对应角相等”来表现的由此得到启发,我们可以研究被一组平行线截得的线段是否有“对应边顾比例”?
探究,在图1-8中AB︰BC=DE︰EF相等吗?取AB︰BC=2︰3的特殊情形进行探讨。

我们可以将上述问题化归为平行线间距离相等的情形。
如图1-9,如果AB︰BC=2︰3,设线段AB的中点为P1,线段BC的三分点为P2、P3这里有AP1=P2B=BP2=P2P3=P3C
分别过P1、P2、P3作直线,a1、a2、a3平行于L与L'的交点分别为Q1、Q2、Q3由平行线等分线段定理可知;
DQ1=Q1E=EQ2=Q2Q3=Q3F,因为
DE=DQ1+Q1E=2DQ1,EF=EQ2+Q2Q3+Q3F=3DQ1
所以DE︰EF=2DQ1︰3DQ1,因此AB︰BC=DE︰EF (1)
当AB/BC为有理数时,即AB、BC=m/n(m、n是互岳的正整数),AB是长度单位的m倍,BC是长度单位的n倍,依照上面的方法,可以证明(1)成立。更一般地,可以证明,当L∥L2∥L3,且AB/BC是实数时,(1)式也成立,由(1)式和比例性质,可以得到AB/BC =DE/EF,AB/AC=DE/DF,BC/AC=EF/DF
一般地,我们有
平行线分线段成比例定理:三条平行线截两条直线所截的对应线段成比例。
观察图1-10和1-11,它们是图1-8的特殊情形,即L与L'的交点都在L上,根据平行线分线段成比例定理,可得AD/AB=AE/AC。
如果把图1-10和图1-11中的直线L2看成是平行于△ABC的BC边的直线,那么可以得到;

推论:平行三角形一边的直线截其他两边(或两边的延长线)所得的对应线段成比例
例1 如图1-12,△ABC中,DE∥BC,DF∥AC,AE=4,EC=2,BC=8,求BF和CF的长
解 因为DE∥BC,所以
DA/AB=AE/AC=4/6=2/3  (1)
因为DF∥AC,所以AD/AB=CF/CB(2)
由(1)(2)式得2/3=CF/8,即CF=16/3,所以BF=8-6-16/=8/3
例2 如图1-13,△ABC中DE∥BC,EF∥CD,求证:AD是AB和AF的比例中项
证明 在△ABC中,因为DE∥BC,
所以AB/AD=AC/AE(1)
在△ADC中,因为EF∥CD,所以AD/AF=AC/AE(2)
由(1)(2)式得AB/AD=AD/AF,所以AD=AB.AF
即AD是AB和AF的比例中项。
例3 用平行于三角形且和其他两边相交的直线截三角形,所截得的三角形的三边与原角形的三边对应成比例。
已知,如图1-14,DE∥BC,DE分别交AB、AC于D、E,求证:AD/AB=AE/AC=DE/BC。
分析,由平行线分线段成比例定理的推理可以得到AD/AB=AE/AC,为了用平行线分线段成比例定理证明AE/AC=DE/BC,须要构造一组平行线,使AE、AC、DE、BC成为由平行线截得的线段只要过点E作EF、AB交BC于点F,就可以达到上述目的。
证明过点E作EF∥AB,交BC于点F,
因为DE∥BC,EF∥AB,所以AD/AB=AE/AC,BF/BC=AE/AC,
且四边形DEFB为平行四边形,故DE=BF。
则AE/AC=DE/BC,因为AD/AC=AE/AC=DE/BC。
“平行线分线段成比例定理”是平面几何中的定理,一个自然的想去是:这个定理在空间中也成立吗?请你完成这个探究。
实际上,命题的推广可以有不同的方向,例如,在“平行线玢线段成比例定理”中,如果将平行线改为平行平面也可以探究相应命题是否成立,请你完成下列探究。

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宋老师

女,中教高级职称

市级重点中学语文教师,高级教师职称,曾在全省、全国青年教师课堂教学大赛中获奖,具有丰富的语文教学经验。

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