截长补短是一种常用的几何解题方法,通过截取或补充线段,使得某些线段相等或构成特定的三角形,从而简化问题并找到解题思路。以下是几个经典例题:
例1:正方形中的线段关系
题目:在正方形ABCD中,点E在CD上,点F在BC上,∠EAF=45°。求证:EF=DE+BF。
证明:
1. 延长CD到点G,使得DG=BF,连接AG。
2. 由于ABCD是正方形,∠ADG=∠ABF=90°,AD=AB,且DG=BF,所以ADG≌ABF(SAS)。
3. ∴ ∠GAD=∠FAB,AG=AF。
4. ∵ ABCD是正方形,∴ ∠DAB=90°=∠DAF+∠FAB=∠DAF+∠GAD=∠GAF。
5. ∴ ∠GAE=∠GAF-∠EAF=90°-45°=45°。
6. ∵ ∠GAE=∠FAE=45°,AG=AF,AE=AE,∴ EAG≌EAF(SAS)。
7. ∴ EF=GE=GD+DE=BF+DE。
例2:四边形中的角度和
题目:在四边形ABCD中,BCAB,AD=DC,BD平分∠ABC。求证:BAD+BCD=180°。
证明:
1. 过点D作DE垂直BA的延长线于点E,作DF⊥BC于点F。
2. 由于BD平分∠ABC,∠DBE=∠DBC。
3. ∵ DE⊥BA,DF⊥BC,∠BDE=∠BFD=90°,∴ ∠DEB=∠DFB=90°。
4. ∴ ∠DBE+∠DEB=∠DBC+∠DFB,即∠BAD+∠BCD=180°。
例3:三角形中的线段和
题目:在△ABC中,∠1=∠2,∠B=2∠C,求证:AC=AB+BD。
证明:
1. 在线段AC上截取AE=AB,连接DE。
2. ∵ AB=AE,∠1=∠2,AD=AD,∴ ABD≌AED。
3. ∴ BD=ED,∠B=∠AED,AB=AE。
4. ∵ ∠B=2∠C,∴ ∠AED=2∠C=∠EDC+∠C。
5. ∴ ∠EDC=∠C,∴ ED=EC(等角对等边)。
6. ∵ AC=AE+EC,∴ AC=AB+BD。
例4:四边形中的线段和与角度
题目:在四边形ABCD中,AD∥BC,BD⊥CD且BD=CD,∠DBC=45°。过点C作CE⊥AB于E,交对角线BD于F,连结AF。求证:CF=AB+AF。
证明:
方法一(截长法)
在线段CF上截取CH=AB,连结DH。
∵ BD⊥CD,BE⊥CE,∴ ∠BEF=∠FDC=90°。
∴ ∠EBF+∠EFB=90°,∠FCD+∠DFC=90°。
∵ ∠EFB=∠DFB,∴ ∠EBF=∠FCD。
在ABD和HCD中,AB=HC,∠ADB=∠HDC,∠ADC=∠HDC,∴ ABD≌HCD(SAS)。
∴ AD=HD,∠ADB=∠HDC=45°,∴ ∠HDC=45°。
∴ ∠HDF=∠BDC-∠HDC=45°,∴ ∠HDF=∠BDE。
∵ ∠BDE=∠BFD=90°,∴ ∠HDF=∠BFD。
∴ ∠AFC=∠ADC,