線段中點是幾何部分一個非常重要的概念，和后面學(xué)習(xí)的中線，中位線等概念有著密切的聯(lián)系.在幾何證明題中也屢次出現(xiàn).

   那么，如果在題中遇到中點你會想到什么？

   等腰三角形三線合一；直角三角形斜邊上的中線等于斜邊的一半；還是中位線定理？今天我們重點探究“倍長中線”法以及平行線間夾中點，延長中線交平行的應(yīng)用。

模型一 倍長中線

如圖，在△ABC中，AD是BC邊上的中線.

當(dāng)題中出現(xiàn)中線時，我們經(jīng)常根據(jù)需要將AD延長，使延長部分和中線相等，這種方法叫做“倍長中線”.如下圖：

此時，易證△ACD≌EDB，進而得到AC=BE且AC//BE.

模型二 平行線夾中點

如圖，AB//CD，點E是BC的中點.可延長DE交AB于點F.

我們把這種情況叫做平行線間夾中點.處理這種情況的一般方法是：延長過中點的線段和平行線相交.即“延長中線交平行”

此時，易證△BEF≌△CED

模型三 中位線

如圖，在△ABC中，點D是AB邊的中點.可作另一邊AC的中點，構(gòu)造三角形中位線.如下圖所示：

由中位線的性質(zhì)可得，DE//BC且DE=1/2BC.

分析：本題的證明方法有很多，比如利用“雙平等腰”模型等（前文已對這種做法做過講解，不再贅述.鏈接：課本例題引出的基本圖形——雙平等腰模型），這里主要講一下平行線間夾中點的做法.根據(jù)平行四邊形的性質(zhì)可知，AB//CD，又點E是BC中點，構(gòu)成了平行線間夾中點.當(dāng)題中出現(xiàn)這些條件時，只需將AE延長和DC的延長線相交，就一定會得到全等三角形，進而得到我們需要的結(jié)果.

證明：如圖，延長AE交DC的延長線于點F.

∵四邊形ABCD是平行四邊形

∴AB//CD，即AB//DF

∴∠BAE=∠CFE，∠B=∠FCE

又∵點E是BC中點 ∴BE=CE

∴△ABE≌△FCE

∴CF=AB=CD，AE=FE

∴DF=2CD, 又∵AD=2CD

∴AD=DF,又因為點E是AF的中點

∴DE⊥AF

即∠AED=90°.

反思：對于本題，還可以延長AE至點F使EF=AE，連接CF.通過證明△ABE≌△FCE得到AB//CF,利用經(jīng)過直線外一點有且只有一條直線與已知直線平行，得到D、C、F三點共線.再證明△DAF是等腰三角形，利用等腰三角形三線合一得到結(jié)論.對于第二種方法，同學(xué)們可以自己嘗試.

分析：由題可知，DE//BF，且點G是BE的中點，滿足平行線間夾中點，所以可將DG延長與BF相交.

證明：（1）AG=DG，且AG⊥DG.

如圖，延長DG交BF于點H，連接AH，AD.

∵四邊形CDEF是正方形，∴DE//CF

即DE//BC

∴∠GBH=∠GED，∠GHB=∠GDF

又∵點G是BF的中點 ∴GB=GF

∴△GBH≌△GDF(AAS)

∴GD=GH，BH=DF

∵DE=DC，∴BH=CD

因為△ABC是等腰直角三角形

∴AB=AC,∠ACD=180°-45°-90°=45°=∠ABC

∴△ABH≌△ACD

∴AH=AD，∠BAH=∠CAD

∴∠DAH=∠CAD+∠CAH=∠BAH+∠CAH=∠BAC=90°

∴△DAH是等腰直角三角形，又∵點G是DH的中點

∴AG=DG且AG⊥DG.

反思：若將正方形繞點C旋轉(zhuǎn)任意角度，在旋轉(zhuǎn)的過程中，上述結(jié)論還成立嗎？試試看

動畫鏈接：http://www./svg.html#posts/16428（選擇復(fù)制并打開，可操作演示動畫效果）

(2)AG⊥DG，AG=√3DG

如圖，延長DG交BF于點H，連接AH，AD.

∵四邊形CDEF是菱形，∴DE//CF

即DE//BC

∴∠GBH=∠GED，∠GHB=∠GDF

又∵點G是BF的中點 ∴GB=GF

∴△GBH≌△GDF(AAS)

∴GD=GH，BH=DF

∵DE=DC，∴BH=CD

因為△ABC是等邊三角形

∴AB=AC,∠ACD=180°-60°-60°=60°=∠ABC

∴△ABH≌△ACD

∴AH=AD，∠BAH=∠CAD

∴∠DAH=∠CAD+∠CAH=∠BAH+∠CAH=∠BAC=60°

∴△DAH是等邊三角形，又∵點G是DH的中點

∴AG⊥DG.∠DAG=1/2∠DAH=30°

∴AG=√3DG

動畫鏈接：http://www./svg.html#posts/16429（選擇復(fù)制并打開，可操作演示動畫效果）

（3）AG⊥DG，DG=AG×tan(α/2)

證明：延長DG與BC交于H，連接AH、AD，

∵四邊形CDEF是菱形，

∴DE=DC，DE∥CF，

∴∠GBH=∠GED，∠GHB=∠GDE，

∵G是BE的中點，

∴BG=EG，

∴△BGH≌△EGD（AAS），

∴BH=ED，HG=DG，

∴BH=DC，

∵AB=AC，∠BAC=∠DCF=α，

∴∠ABC=90°﹣α/2，∠ACD=90°﹣α/2，

∴∠ABC=∠ACD，

∴△ABH≌△ACD（SAS），

∴∠BAH=∠CAD，AH=AD，

∴∠BAC=∠HAD=α；

∴AG⊥HD，∠HAG=∠DAG=α/2，

∴tan∠DAG=tan(α/2)，

∴DG=AGtan（α/2）．

動畫鏈接：http://www./svg.html#posts/16430（選擇復(fù)制并打開，可操作演示動畫效果）

反思：在本題的證明中，我們結(jié)合題目中給出的平行線間夾中點這一條件，將DG進行延長和BC相交，通過全等使問題得證.對于本題我們也可以采用倍長中線法進行證明.下面用倍長中線法對第一種情況加以證明.

證明：如圖，延長AG至點H，使GH=AG.連接EH，AD，DH.

在△ABG和△HEG中

BG=EG,∠AGB=∠HGE，AG=HG

∴△ABG≌△HEG

∴AB=HE，∠ABG=∠HEG

∵AB=AC∴AC=HE

∵DE//BC∴∠DEG=∠EBC

∴∠HED=∠HEB+∠DEG=∠ABG+∠EBC=∠ABC=45°

又∠ACD=180°-45°-90°=45°

∴∠ACD=∠HED

在△ACD和△HED中

AC=HE，∠ACD=∠HED，DC=DE

∴△ACD≌△HED

DA=DH，∠ADC=∠HDE

∴∠ADC-∠HDC=∠HDE-∠HDC

即∠ADH=∠CDE=90°

所以△ADH是等腰直角三角形

又因為點G是AH的中點

所以DG=AG，DG⊥AG.

上面我們用倍長中線證明了第一種情況，請你對第二三問加以證明.

反思：在本題的證明過程中，容易犯的一個錯誤是，許多同學(xué)看到HE經(jīng)過點C，就說∠HED=45°.而這一結(jié)論是需要證明的.

如圖1，在正方形ABCD的邊AB上任取一點E，作EF⊥AB交BD于點F，取FD的中點G，連接EG、CG.易證：EG=CG且EG⊥CG.

（1）將△BEF繞點B逆時針旋轉(zhuǎn)90°，如圖2所示，則線段EG和CG有怎樣的數(shù)量和位置關(guān)系？請直接寫出你的猜想.

（2）將△BEF繞點B逆時針旋轉(zhuǎn)180°，如圖3所示，則線段EG和CG又有怎樣的數(shù)量和位置關(guān)系？請寫出你的猜想，并加以證明.

（3）將△BEF繞點B旋轉(zhuǎn)一個任意角度α，如圖4所示，則線段EG和CG有怎樣的數(shù)量和位置關(guān)系？請直接寫出結(jié)論.

前兩問較簡單，請同學(xué)們自行完成，這里只給出第三問的幾種解法，僅供大家參考.

解法一：如圖，延長EG至點H，使GH=EG.連接DH，CE，CH.

因為點G是DF的中點，所以GF=GD.根據(jù)SAS易證△GEF≌△GHD

EF=HD且∠GEF=∠GHD，所以EF//DH.

分別延長HD與EB交于點K，HD的延長線交BC于點M.如下圖：

因為EB⊥EF，而EF//DH，所以EK⊥HK，即∠BKM=∠MCD=90°.

又∠BMK=∠CMD.根據(jù)三角形的內(nèi)角和，可得∠KBM=∠MDC.

所以∠EBC=∠HDC.又EB=HD，BC=DC

所以△EBC≌△HDC.所以CE=CB且∠ECB=∠HCD.

所以∠ECB=90°，即△BCE是等腰直角三角形，

又因為點G是斜邊EB的中點，

所以CG⊥GE且CG=GE.

網(wǎng)址鏈接：http://www./svg.html#posts/16284（選中并打開網(wǎng)址看動態(tài)圖）

解法二：如圖，延長CG至點N，是GN=CG.連接FN，EN，EC.

以下過程可參照解法一自行完成

解法三：延長FE至點P使得EP=EF，連接BP；延長DC至點Q，使得CQ=CD，連接BQ.連接FQ，DP。FQ分別與DP，DB交于點N，M.如下圖：

易知，△PBE和△DBQ都是等腰直角三角形.

根據(jù)SAS可證△PBD≌△FBQ.所以PD=FQ，∠PDB=∠FQB

又因為∠NMD=∠BMQ，所以∠DMN=∠MBQ=90°.

即PD⊥QF.

又因為點G和點C分別是DF和DQ的中點，即GC是△DFQ的中位線

所以GC=1/2FQ且GC//FQ.

同理EG=1/2DP且EG//DP

因為FQ=DP且FQ⊥DP

所以GC=EG且GC⊥EG.

動畫鏈接：http://www./singleFile.html#posts/16379（選中并復(fù)制打開，可操作演示動畫效果）

例4、如圖，∠MON大小確定，點A、B、C分別在∠MON的邊上，A，B是動點，點C是定點，且OA=BC.取OC的中點D，AB的中點E.求證：在AB運動的過程中，∠EDB的大小不變.

解法一：如圖，連接AC，作AC的中點F，連接DF,EF.

DF是△AOC的中位線，所以DF//OA且DF=1/2OA

EF是△ABC的中位線，所以EF//BC且EF=1/2BC

因為OA=BC，所以DF=EF.

根據(jù)等邊對等角可得，∠FDE=∠FED

由EF//BC得，∠FED=∠EDB，所以∠FDE=∠EDB

即∠EDB=1/2∠FDB

由FD//OA得，∠MON=∠FDB

所以∠EDB=1/2∠MON.

即∠EDB的大小不變.

解法二分析：根據(jù)題中的中點，可通過倍長中線.進而構(gòu)造中位線.

解法二：如圖，連接AD并延長AD至點G，使DG=AD，連接CG，BG.

因為點D是OC中點，根據(jù)SAS易證△AOD≌△GCD.

所以∠AOD=∠GCD且OA=CG.

因為OA=BC，所以CG=CB.

所以∠CBG=∠CGB=1/2∠GCD.

又因為點E是AB的中點，所以DE是△ABG的中位線

所以DE//BG，所以∠EDB=∠CBG=1/2∠GCD

又因為∠AOD=∠GCD

所以∠EDB=1/2∠AOD=1/2∠MON.

解法三：如圖，連接CE并延長CE至點H，使得EH=CE.

具體做法請同學(xué)們自行完成.

動畫鏈接：http://www./svg.html#posts/16288（選中復(fù)制并打開操作演示動畫效果）

反思：本專題我們主要探究了當(dāng)題中出現(xiàn)中點的時候，通過倍長中線或構(gòu)造中位線，將分散的條件集中起來，使問題得以解決.當(dāng)然在運用的過程中，還需大家認真體會，不斷總結(jié).