等腰三角形是指至少有两条边长度相等的三角形。等腰直角三角形、黄金三角形,以及双棱锥体和某些加泰罗尼亚多面体的面,都是等腰三角形的典型例子。
> 定理陈述: 等腰三角形中,与相等边(即等边)所对的角也相等。
证明:
!1等腰三角形 ABC
> 已知: 给定一个等腰三角形 ABC,其中边 AB 的长度等于边 AC 的长度。
>
> 因此,AB = AC
>
> 作图辅助:
>
> 让我们画出 ∠A 的角平分线。
>
> 设 D 为该角平分线与底边 BC 的交点。
>
> 因此,根据作图,∠BAD = ∠CAD。
>
> 在 △BAD 和 △DAC 中,
>
> AB = AC(已知)
>
> ∠BAD = ∠CAD(作图所得)
>
> AD = AD(两个三角形的公共边)
>
> 因此,△BAD ≅ △CAD(根据 SAS 边角边全等规则)
>
> 因此,∠ABD = ∠ACD,因为它们是全等三角形的对应角。
>
> 即 ∠B = ∠C
>
> 证毕: 我们证明了等腰三角形中等边所对的角相等。
注意: 这个定理的逆命题同样成立:如果一个三角形中有两个角相等,那么这两个角所对的边也相等。
基于该定理的例题解析
例题 1: 如下图所示,E 和 F 分别是等腰三角形 ABC 中两条相等边 AB 和 AC 的中点。证明:BF = CE。
!2
> 已知:
>
> 边 AB 的长度 = AC
>
> 求证: BF = CE
>
> 让我们观察 △ABF 和 △ACE,
>
> AB = AC(已知)
>
> ∠A = ∠A(公共角)
>
> AF = AE(等边的一半)
>
> 因此,△ABF ≅ △ACE(根据 SAS 规则)
>
> 由于两个三角形全等,它们的对应边相等。
>
> 因此,BF = CE(根据 CPCT:全等三角形对应边相等)
例题 2: 已知 △ABC 的周长为 13 厘米,且 ∠ABC = ∠ACB,边 BC 的长度为 3 厘米。求边 AB 和 AC 的长度。
!3
> 已知:
>
> BC = 3cm,△ABC 的周长 = 13cm
>
> ∠ABC = ∠ACB
>
> 由于 ∠ABC = ∠ACB,我们可以应用定理(逆定理):三角形中等角对等边。
>
> 因此,边 AB 的长度 = AC。
>
> 设边 AB 的长度为 x。
>
> 因此,周长 = AB + BC + AC
>
> 13 = x + 3 + x (因为 AB = AC)
>
> 13 = 2x + 3
>
> 13 – 3 = 2x
>
> 10/2 = x
>
> 因此 x = 5
>
> 所以,边 AB 和 AC 的长度均为 5 厘米。
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练习题
- 在三角形 ABC 中,AB = AC 且 ∠B = 45°。求 ∠C。
- 在三角形 DEF 中,DE = DF 且 ∠D = 70°。求 ∠E 和 ∠F。
- 在三角形 GHI 中,GH = GI 且 ∠H = 30°。求 ∠I。
- 在三角形 JKL 中,JK = JL 且 ∠K = 55°。求 ∠L。
- 在三角形 MNO 中,MN = MO 且 ∠N = 75°。求 ∠O。
- 在三角形 PQR 中,PQ = PR 且 ∠P = 40°。求 ∠Q 和 ∠R。
- 在三角形 STU 中,ST = SU 且 ∠S = 60°。求 ∠T 和 ∠U。
- 在三角形 VWX 中,VW = VX 且 ∠V = 50°。求 ∠W 和 ∠X。
- 在三角形 YZA 中,YZ = YA 且 ∠Y = 35°。求 ∠Z 和 ∠A。
- 在三角形 BCD 中,BC = BD 且 ∠B = 80°。求 ∠C 和 ∠D。