等腰三角形

📘 三角形·
⭐⭐
·性质、判定

🎯 学习目标

  • 理解等腰三角形的定义及其基本性质
  • 掌握等腰三角形的判定方法
  • 能运用等腰三角形的性质和判定解决简单几何问题

📚 核心概念

等腰三角形是指至少有两条边相等的三角形。相等的两条边叫做,第三条边叫做底边;两腰所夹的角叫做顶角,底边与腰所夹的两个角叫做底角

等腰三角形有两个重要性质:

  1. 等边对等角:如果一个三角形有两条边相等,那么它们所对的角也相等。即在 ABC\triangle ABC 中,若 AB=ACAB = AC,则 B=C\angle B = \angle C
  2. 三线合一:等腰三角形底边上的中线高线顶角的角平分线三条线段重合于同一条直线。这意味着从顶点向底边作垂线,它同时也是底边的中点连线和顶角的平分线。

反过来,也可以通过角的关系来判定一个三角形是否为等腰三角形:

  • 等角对等边:如果一个三角形有两个角相等,那么这两个角所对的边也相等。即若 B=C\angle B = \angle C,则 AB=ACAB = AC

这些性质和判定方法是解决许多几何证明和计算题的基础。

📝 关键公式

1. 等边对等角(性质): 若 AB=ACAB = AC,则 B=C\angle B = \angle C

示例:在 ABC\triangle ABC 中,已知 AB=AC=5cmAB = AC = 5\,\text{cm},则 B=C\angle B = \angle C

2. 等角对等边(判定): 若 B=C\angle B = \angle C,则 AB=ACAB = AC

示例:在 ABC\triangle ABC 中,若 B=C=70\angle B = \angle C = 70^\circ,则 AB=ACAB = AC

3. 三线合一: 在等腰 ABC\triangle ABCAB=ACAB = AC)中,从 AA 向底边 BCBC 作的高、中线、角平分线是同一条线段。

示例:若 ADBCAD \perp BCDDBCBC 中点,则 ADAD 也是 BAC\angle BAC 的平分线。

💡 经典例题

例题1(基础): 在 ABC\triangle ABC 中,已知 AB=ACAB = AC,且 A=40\angle A = 40^\circ,求 B\angle BC\angle C 的度数。

解题过程

  1. 因为 AB=ACAB = AC,所以 ABC\triangle ABC 是等腰三角形。
  2. 根据“等边对等角”,有 B=C\angle B = \angle C
  3. 三角形内角和为 180180^\circ,所以:
A+B+C=180 \angle A + \angle B + \angle C = 180^\circ
  1. 代入已知:
40+B+B=1802B=140 40^\circ + \angle B + \angle B = 180^\circ \Rightarrow 2\angle B = 140^\circ
  1. 解得:B=C=70\angle B = \angle C = 70^\circ

例题2(进阶): 如图,在 ABC\triangle ABC 中,点 DD 在边 BCBC 上,且 ADBCAD \perp BCBD=DCBD = DC。求证:ABC\triangle ABC 是等腰三角形。

解题过程

  1. 已知 ADBCAD \perp BC,所以 ADB=ADC=90\angle ADB = \angle ADC = 90^\circ
  2. 又已知 BD=DCBD = DC,且 ADAD 是公共边。
  3. ABD\triangle ABDACD\triangle ACD 中:
    • AD=ADAD = AD(公共边)
    • BD=DCBD = DC(已知)
    • ADB=ADC=90\angle ADB = \angle ADC = 90^\circ
  4. 所以 ABDACD\triangle ABD \cong \triangle ACD(SAS 全等)。
  5. 因此对应边相等:AB=ACAB = AC
  6. ABC\triangle ABC 是等腰三角形(有两边相等)。

⚠️ 易错点

  • 误认为只要有两边相等就是任意三角形:实际上,等腰三角形特指“至少有两边相等”,包括等边三角形(三边都相等)作为特殊情况。要明确等边三角形是等腰三角形的一种。

  • 混淆“等边对等角”与“等角对等边”的使用场景:前者用于已知边相等推角相等(性质),后者用于已知角相等推边相等(判定)。做题时要看清题目给出的是边还是角。

  • 忽略“三线合一”只适用于底边:该性质中的高、中线、角平分线必须是从顶角顶点到底边的线段。若从底角作线段,则不一定重合。

  • 在证明全等时漏写条件:例如使用 SAS 时,必须明确写出两边及其夹角分别相等,不能只说“因为垂直就全等”。

  • 计算角度时忘记三角形内角和为 180180^\circ:尤其是在已知顶角求底角或反之的情况下,务必用内角和列方程求解。

💡 例题

1

三角形ABCABCADCADC都是等腰三角形,且AB=BCAB=BCAD=DCAD=DC。点DDABC\triangle ABC内部,且ABC=40\angle ABC = 40^\circADC=140\angle ADC = 140^\circ。求∠BAD 的度数。

因为ABC\triangle ABC是等腰三角形,所以

BAC=12(180ABC)=70.\angle BAC=\frac{1}{2}\displaystyle\left( 180^{\circ}-\angle ABC\displaystyle\right)=70^{\circ}.

[asy] pair A,B,C,D; A=(-5,0); B=(0,21); C=(5,0); D=(0,6); draw(A--B--C--cycle,linewidth(1)); draw(A--D--C--cycle,linewidth(1)); label("140140^{\circ}",(0,4),S); label("4040^{\circ}",(0,15),S); label("AA",A,W); label("BB",B,N); label("CC",C,E); label("DD",D,N); [/asy] 同理,

DAC=12(180ADC)=20.\angle DAC=\frac{1}{2}\left( 180^{\circ}-\angle ADC\right)=20^{\circ}.

所以

BAD=BACDAC=50.\angle BAD = \angle BAC - \angle DAC = \boxed{50^{\circ}}.
2

有两个全等的三角形ABC\triangle ABCACD\triangle ACD,且AB=AC=AD,AB = AC = AD,,如图所示。如果BAC=20,\angle BAC = 20^\circ,,那么BDC\angle BDC是多少?

  1. 先画出三角形BDBD
  2. 观察发现,三角形ABC\triangle ABC是等腰三角形,所以ACB=ABC=12(18020)=80.\angle ACB = \angle ABC = \frac{1}{2}\cdot(180^{\circ}-20^\circ) = 80^\circ.
  3. 同样,三角形ACD=ADC=80.\angle ACD = \angle ADC = 80^\circ.也是等腰三角形。
  4. 再观察发现,三角形BCD=ACB+ACD=160.\angle BCD = \angle ACB + \angle ACD = 160^\circ.也是等腰三角形,因此BCD\triangle BCD
  5. 所以CBD=BDC=12(180160)=10,\angle CBD = \angle BDC = \frac{1}{2}\cdot(180^{\circ}-160^\circ) = \boxed{10^\circ},

✏️ 练习

1

在三角形ABCABC中,AX=XY=YB=BCAX = XY = YB = BC,且∠ABCABC的度数是120°。求∠BACBAC的度数。

2

在三角形ABCABC中,AB=ACAB=AC,且点DDAC\overline{AC}上,使得BD\overline{BD}平分角ABCABC。若BD=BCBD=BC,则角AA的度数是多少?

3

三角形ABCABC是等腰三角形,其中AC=BCAC = BCACB=106.\angle ACB = 106^\circ.。点MM在三角形内部,满足MAC=7\angle MAC = 7^\circMCA=23.\angle MCA = 23^\circ.。求CMB.\angle CMB.的度数。

4

在三角形CATCAT中,已知ACT=ATC\angle{ACT}=\angle{ATC}CAT=36\angle{CAT}=36^\circ。如果TR\overline{TR}平分ATC\angle{ATC},那么CRT\angle{CRT}是多少度? [asy] /* AMC8 2000 #13 题 */ draw((0,0)--(.5,1.75)--(1,0)--cycle); draw((1,0)--(.15,.5)); label("RR", (.15,.5), W); label("CC", (0,0), SW); label("TT", (1,0), SE); label("AA", (.5,1.75), N); [/asy]