题目:已知:ABCD 与 A1B1C1D1均为正方形,A2 、B2 、C2 、D2分别为 AA1、BB1、CC1、DD1 的中点.
求证: A2B2C2D2 为正方形.
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题目分析:
从结论看,要证明正方形,可以拆解为求证邻边相等且互相垂直。
由于正方形的对称性,只要证明出一组邻边相等且垂直,其他邻边可同理证出。
要证明同端点的两边线段相等且垂直,考虑尝试构造三角形旋转而成的全等三角形。
解法:
观察条件,这么多中点,第一反应是应用中位线定理。
于是取BA1,BC1的中点E,F,构造出三角形A2EB2和B2FC2,由中位线定理
易知A2E=AB/2=BC/2=C2F,AB2=A1B1/2=B1C1/2=FB2
再由A2E//AB,B2E//A1B1,C2F//BC,B2F//B1C1,
而A1B1
B1C1,ABBC两个角的两边相互垂直,可知这两个角相等所以
从而三角形A2EB2和B2FC2全等A2B2=B2C2,
注意到
,顺利得到条件和结论会师。证毕
总结和推广:涉及多个线段中点的求证,应该尝试中位线。要证明同端点的两边线段相等且垂直,考虑尝试构造三角形旋转而成的全等三角形。
另外,如果把A1B1C1D1放进大正方形ABCD内部,用同样的证明思路也可以得到相同的结论,这其实是多年前的一道竞赛题。
把正方形换成正三角形,结论也同样成立。有兴趣的可以查阅“爱可尔斯定理”,获得更多信息,扩展一些视野。
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