射影定理不是什么摸不着看不见的高深定理,其实这个定理应用还是比较广泛的,该模型图又称为“子母型图”、“双垂直图”等。
(1)两对相等的锐角、三个直角
由∠ACB=∠CDB=90°,可得∠ACD+∠BCD=90°,∠BCD+∠B=90°,即∠ACD=∠B;
由∠ACB=∠CDA=90°,可得∠ACD+∠BCD=90°,∠ACD+∠A=90°,即∠BCD=∠A。
(2)三对相似三角形
由∠B=∠ACD,∠BDC=∠ADC,可得△BDC∽△CDA;
由∠CBD=∠ABC,∠BDC=∠BCA,可得△BDC∽△BCA;
由∠CAD=∠BAC,∠ADC=∠ACB,可得△ADC∽△ACB。
(3)三组等积式
由△BDC∽△CDA可得BD:CD=CD:AD,比例式化为等积式可得:CD^2=AD·BD;
由△BDC∽△BCA可得BC:BA=BD:BC,比例式化为等积式可得:BC^2=AB·BD;
由△ADC∽△ACB可得AC:AB=AD:AC,比例式化为等积式可得:AC^2=AB·AD。
即直角边的平方是其在斜边上的射影与斜边的乘积(直角边为其在斜边上的射影与斜边的比例中项);斜边上高的平方等于两直角边在斜边上射影的乘积(斜边上的高等为两直角边在斜边上上射影的比例中项)。
(4)锐角三角函数
tan∠B=tan∠ACD=CD:BD=AD:CD;
cosB=BD:BC=BC:AB;cosA=AD:AC=AC:AB。
例题1:如图,在△ABC中,AD、BF分别是BC、AC边上的高,过D作AB的垂线交AB于E,交BF于G,交AC的延长线于H,求证:DE^2=EG·EH.
分析:先将等积式化为比例式可得,DE:EG=EH:DE,发现不存在△DEG和△DEH,也没有线段可以等量代换。通过观察图形,发现有三垂直图,根据射影定理可以得到,DE=AE·BE,那么只需要证明AE·BE=EG·EH即可。将其转化为比例式,为AE:EH=EG:BE,找到△AEH和△BEG,通过判定定理1可证明两个三角形相似。
证明:∵在Rt△ABD和Rt△DBE中,DE⊥AB,∠ABD=∠DBE,
∴△DBE∽ADE,
∴DE:AE=BE:DE,即DE^2=AE·BE,
∵在Rt△EBG和Rt△EHA中,∠EBG=∠AHG,
∴Rt△EBG∽Rt△EHA,
∴AE:EG=EH:EB,即EG·EH=AE·EB,
∴DE^2=EG·EH.
例题2:如图,已知CE是Rt△ABC斜边AB上的高,在EC的延长线上任取一点P,连接AP,作BG⊥AP,垂足为G,交CE于D,求证:CE=PE·DE.
分析:首先证Rt△ACE∽Rt△CBE,得出CE^2=AE·BE(即射影定理);再通过证△AEP∽△BED,得出PE·DE=AE·BE,联立上述两式即可得出本题要证的结论.