模型

相似倒数型

AB ∥ CD,A、C 在左侧,B、D 在右侧。AD 与 BC 交于 F,连接 AC,过 F 作 EF ∥ CD 交 AC 于 E,观察倒数等式。

问题引入

AB ∥ CD,A、C 在左侧,B、D 在右侧。AD 与 BC 交于 F,连接 AC,过 F 作 EF ∥ CD 交 AC 于 E,观察倒数等式。

这类模型常出现在梯形或两条平行线之间:已知上下底 AB、CD,中间作一条平行线 EF,最终得到倒数关系。

动态观察

相似倒数型
  1. 拖动上底 A、B,它们只能沿上方水平线左右移动,并保持 A 在左、B 在右。
  2. 拖动下底 C、D,它们只能沿下方水平线左右移动,并保持 C 在左、D 在右。
  3. F 是对角线 AD 与 BC 的交点,会随四个端点自动变化。
  4. E 是过 F 作平行于 CD 的直线与 AC 的交点。

规律发现

无论把四个端点拖到哪里,倒数等式都成立:

AB ∥ EF ∥ CD
1/AB + 1/CD = 1/EF

相似倒数型中,1/AB + 1/CD 与 1/EF 的关系是(  )

  • A1/AB + 1/CD = 1/EF
  • B1/AB + 1/CD = 2/EF
  • C1/AB + 1/CD = EF
查看答案

侧栏把左边 1/AB + 1/CD 与右边 1/EF 分别算出来,无论怎么拖动,两者的差值都显示为 0.0000。

原理解释

  1. 因为 AB ∥ CD,且 AD、BC 交于 F,所以 △FAB ∽ △FDC。
  2. 设相似比 AB:CD = FA:FD = FB:FC = m:n。
  3. 点 E 在 AC 上且 EF ∥ AB ∥ CD,所以 △AEF ∽ △ACD。
  4. 由交点分割比例可知 AE:EC = AB:CD = m:n,因此 AE:AC = m:(m+n)。
  5. 由 △AEF ∽ △ACD 得 EF:CD = AE:AC = m:(m+n),所以 EF = mn/(m+n)(把 AB=m,CD=n)。
  6. 因此 1/EF = (m+n)/mn = 1/m + 1/n = 1/AB + 1/CD。

所以只要知道上下底 AB、CD,就能直接算出中间平行线 EF 的长度。

例题应用

  1. 先利用 AB ∥ EF ∥ CD 找到两组相似三角形。
  2. 把 EF 与 AB、CD 的比例转化为同一条斜线上的线段比例。
  3. 用比例式消去中间线段,整理出倒数关系。
  4. 得到 1/AB + 1/CD = 1/EF,可用于快速求中间平行线长度。

互动练习

已知 AB = 3,CD = 6,求中间平行线 EF 的长度。

查看答案

由 EF = mn/(m+n),把 m = 3、n = 6 代入得 EF = 18/9 = 2; 也可验证 1/3 + 1/6 = 1/2 = 1/EF。

设 AB = m,CD = n,则中间平行线 EF = (  )

  • Amn/(m+n)
  • B(m+n)/mn
  • C2mn/(m+n)
查看答案

△AEF ∽ △ACD 给出 EF:CD = AE:AC = m:(m+n),所以 EF = n · m/(m+n) = mn/(m+n), 取倒数即得 1/EF = 1/AB + 1/CD。

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