问题引入
三角形里连接两边中点的线段叫中位线。它看上去平平无奇,却同时带着两个结论:平行于第三边,长度还是第三边的一半。
正因为同时给出"平行"和"一半",它在证明平行、计算长度、转移比例时都很好用。
动态观察
拖动三角形的三个顶点 A、B、C,盯住中位线 DE 与第三边 BC。
- 拖动 A、B、C 任意改变三角形形状。
- 盯住侧栏的 DE、BC 与 DE ÷ BC 三行读数,看比值是否始终不变。
- 再对照 ∠ADE 与 ∠ABC,理解「平行」是怎么体现出来的。
- 勾选侧栏的「显示辅助线」,看平行四边形是怎么被构造出来的。
规律发现
设 D、E 分别是 AB、AC 的中点,则:
在 △ABC 中,D、E 分别是 AB、AC 的中点。若 DE = 6,则 BC 等于多少?
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由中位线定理 DE = ½ BC,得 BC = 2DE = 2 × 6 = 12。
原理解释
把中位线 DE 倍长到 F,使 EF = DE,连接 CF:
- 在 △ADE 与 △CFE 中:AE = CE(E 是 AC 中点),∠AED = ∠CEF(对顶角),DE = FE(作图), 由 SAS 得 △ADE ≌ △CFE;
- 于是 AD = CF,且 ∠ADE = ∠F,由内错角相等得 AD ∥ CF;
- 又 AD = DB(D 是 AB 中点),所以 DB = CF 且 DB ∥ CF,四边形 DBCF 是平行四边形;
- 平行四边形对边平行且相等,得 DF ∥ BC 且 DF = BC;而 DF = 2DE。
所以 DE ∥ BC,且 DE = ½ BC。"倍长 + 全等 + 平行四边形"是中位线证明的标准三步。
在 △ABC 中,D、E 分别是 AB、AC 的中点。若 BC = 10,则 DE 等于多少?(只填数字)
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由中位线定理 DE = ½ BC = ½ × 10 = 5。
例题应用
中位线的典型用法是把已知条件"搬"到一条线段上:题目给的中点往往是信号,连出中位线就能把第三边的一半拿到手。
- 在图中找出两边的中点(或题目暗示的中点,如"中线"给出的中点)。
- 连接这两个中点得到中位线。
- 用 DE ∥ BC 转移角度,用 DE = ½ BC 转移长度。
- 若还需要更多关系,再连第二条中位线(三条中位线把三角形分成四个全等的小三角形)。
在 △ABC 中,D、E 分别是 AB、AC 的中点。关于 DE 的结论正确的是?
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中位线定理同时给出位置关系与数量关系:DE ∥ BC(平行),且 DE = ½ BC(等于第三边的一半)。它一般不垂直于 BC,也不是 BC 的两倍。
互动练习
在 △ABC 中,三条中位线把三角形分成四个小三角形。若 BC = 12,则平行于 BC 的那条中位线长多少?
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平行于 BC 的中位线等于 BC 的一半,即 ½ × 12 = 6。顺带一提:三条中位线分出的四个小三角形彼此全等,每个小三角形的周长是原三角形周长的一半。
在本单元的画板上,把 A 拖到使 DE 与 BC 的距离尽量大,再拖到尽量小,观察 DE ∥ BC 是否始终成立。你能解释为什么 DE 的方向不受 A 的位置影响吗?
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参考结论:始终成立。原理解释里的证明对任意三角形都有效——它只用到「E 是 AC 中点」「D 是 AB 中点」这两个事实,以及一组对顶角,完全没有假设 A 的具体位置。所以无论把 A 拖到哪里,倍长 DE 后构造出的四边形 DBCF 都是平行四边形,DE 也就始终平行于 BC 且等于它的一半。换句话说:DE 的方向由 BC 决定,与 A 在哪里无关。