平行线分线段成比例

📘 相似·
⭐⭐
·定理、推论

🎯 学习目标

  • 理解平行线分线段成比例的基本定理
  • 掌握该定理的两个主要推论
  • 能运用定理和推论解决简单的几何问题

📚 核心概念

平行线分线段成比例是相似三角形的重要基础。它的基本思想是:两条直线被一组平行线所截,所得的对应线段成比例

例如,如果有三条平行线 l1l2l3l_1 \parallel l_2 \parallel l_3,它们分别与两条相交直线交于点 A,B,CA, B, CD,E,FD, E, F,那么就有:

ABBC=DEEF\frac{AB}{BC} = \frac{DE}{EF}

这个结论也适用于三角形中的情况。特别地,如果一条直线平行于三角形的一边,并且与另外两边(或其延长线)相交,那么这条直线会把这两边分成比例线段。这就是它的推论1

ABC\triangle ABC 中,若 DEBCDE \parallel BC,且 DDABAB 上,EEACAC 上,则

>ADDB=AEEC>> \frac{AD}{DB} = \frac{AE}{EC} >

另一个常用推论(推论2)是:平行于三角形一边的直线,截其他两边所得的对应线段与原三角形的对应边成比例,即

ADAB=AEAC=DEBC\frac{AD}{AB} = \frac{AE}{AC} = \frac{DE}{BC}

这些比例关系是证明三角形相似、求未知线段长度的重要工具。

📝 关键公式

  • 基本定理:若 l1l2l3l_1 \parallel l_2 \parallel l_3,截两直线得线段 AB,BCAB, BCDE,EFDE, EF,则 ABBC=DEEF\frac{AB}{BC} = \frac{DE}{EF}

    • 示例:若 AB=4AB = 4BC=6BC = 6DE=2DE = 2,则 EF=3EF = 3
  • 推论1(三角形内):在 ABC\triangle ABC 中,若 DEBCDE \parallel BC,则 ADDB=AEEC\frac{AD}{DB} = \frac{AE}{EC}

    • 示例:若 AD=3AD = 3DB=2DB = 2AE=6AE = 6,则 EC=4EC = 4
  • 推论2(整体比例):若 DEBCDE \parallel BC,则 ADAB=AEAC=DEBC\frac{AD}{AB} = \frac{AE}{AC} = \frac{DE}{BC}

    • 示例:若 AD=2AD = 2AB=5AB = 5DE=4DE = 4,则 BC=10BC = 10

💡 经典例题

例题1(基础应用)

ABC\triangle ABC 中,点 DDABAB 上,点 EEACAC 上,且 DEBCDE \parallel BC。已知 AD=6AD = 6 cm,DB=4DB = 4 cm,AE=9AE = 9 cm,求 ECEC 的长度。

解题过程

  1. 因为 DEBCDE \parallel BC,根据推论1,有 ADDB=AEEC\frac{AD}{DB} = \frac{AE}{EC}
  2. 代入已知数据:64=9EC\frac{6}{4} = \frac{9}{EC}
  3. 化简左边:32=9EC\frac{3}{2} = \frac{9}{EC}
  4. 交叉相乘:3EC=29=183 \cdot EC = 2 \cdot 9 = 18
  5. 解得:EC=6EC = 6 cm。

例题2(综合应用)

如图,直线 l1l2l3l_1 \parallel l_2 \parallel l_3,分别交直线 mm 于点 A,B,CA, B, C,交直线 nn 于点 D,E,FD, E, F。已知 AB=5AB = 5 cm,BC=3BC = 3 cm,DF=16DF = 16 cm,求 DEDEEFEF 的长度。

解题过程

  1. 根据平行线分线段成比例定理:ABBC=DEEF\frac{AB}{BC} = \frac{DE}{EF}
  2. 代入已知:53=DEEF\frac{5}{3} = \frac{DE}{EF},所以设 DE=5kDE = 5kEF=3kEF = 3kk>0k > 0)。
  3. 又因为 DF=DE+EF=5k+3k=8k=16DF = DE + EF = 5k + 3k = 8k = 16 cm。
  4. 解得:k=2k = 2
  5. 所以 DE=5×2=10DE = 5 \times 2 = 10 cm,EF=3×2=6EF = 3 \times 2 = 6 cm。

⚠️ 易错点

  • 混淆线段顺序:比例必须按对应顺序写,如 ABBC=DEEF\frac{AB}{BC} = \frac{DE}{EF},不能写成 ABBC=EFDE\frac{AB}{BC} = \frac{EF}{DE}。避免方法:画图标出对应点。

  • 忽略平行条件:只有在有平行线的前提下才能用此定理。避免方法:先确认题目中是否有平行关系。

  • 误用于非共线点:定理要求线段在同一直线上被截。避免方法:检查点是否在同一条直线上。

  • 比例式列错方向:比如把 ADAB\frac{AD}{AB} 写成 ABAD\frac{AB}{AD}。避免方法:牢记“部分比整体”或“左比右”的一致性。

  • 未化简比例导致计算错误:如 64=9EC\frac{6}{4} = \frac{9}{EC} 应先约分为 32\frac{3}{2}。避免方法:养成先约分再计算的习惯。

💡 例题

1

三角形ABCABC的三边长分别为AB=21AB=21AC=22AC=22BC=20BC=20。点DDEE分别在边AB\overline{AB}AC\overline{AC}上,使得线段DE\overline{DE}平行于BC\overline{BC},且经过三角形ABCABC的内心。则DE=m/nDE=m/n,其中mmnn是互质的正整数。求m+nm+n

II为三角形ABC\triangle ABC的内心,则BIBICICI分别是∠ABC\angle ABC和∠ACB\angle ACB的角平分线。于是,BID=CBI=DBI,\angle BID = \angle CBI = \angle DBI,,所以△BDI\triangle BDI是等腰三角形;同理,△CEI\triangle CEI也是等腰三角形。因此,DE=DB+ECDE = DB + EC,所以三角形ADE\triangle ADE的周长为AD+AE+DE=AB+AC=43AD + AE + DE = AB + AC = 43。故三角形ADE\triangle ADE与三角形ABC\triangle ABC的周长之比为4363\frac{43}{63},这也是两个相似三角形的相似比,从而DE=4363×20=86063DE = \frac{43}{63} \times 20 = \frac{860}{63}。所以,m+n=923m + n = \boxed{923}

2

ABC\triangle ABC条线段中,画出线段CECEADAD,使得CDDB=31\dfrac{CD}{DB}=\dfrac{3}{1}AEEB=32\dfrac{AE}{EB}=\dfrac{3}{2}。设r=CPPEr=\dfrac{CP}{PE},其中PP是线段CECEADAD的交点。那么rr等于: [asy] size(8cm); pair A = (0, 0), B = (9, 0), C = (3, 6); pair D = (7.5, 1.5), E = (6.5, 0); pair P = intersectionpoints(A--D, C--E)[0]; draw(A--B--C--cycle); draw(A--D); draw(C--E); label("AA", A, SW); label("BB", B, SE); label("CC", C, N); label("DD", D, NE); label("EE", E, S) [/asy]

[asy] size(8cm); pair A = (0, 0), B = (9, 0), C = (3, 6); pair D = (7.5, 1.5), E = (6.5, 0); pair P = intersectionpoints(A--D, C--E)[0]; draw(A--B--C--cycle); draw(A--D); draw(C--E); label("AA", A, SW); label("BB", B, SE); label("CC", C, N); label("DD", D, NE); label("EE", E, S); label("PP", P, S); draw(P--B,dotted); //Credit to MSTang for the asymptote[/asy]

  1. 连接线段PBPB
  2. [PEB]=2b[PEB] = 2b[PDB]=a[PDB] = a[CAP]=c[CAP] = c,则[CPD]=3a[CPD] = 3a[APE]=3b[APE] = 3b
  3. 因为△CAE\triangle CAE与△CEB\triangle CEB共高,所以
c+3b=32(3a+a+2b)c + 3b = \tfrac{3}{2} (3a+a+2b) c+3b=6a+3bc + 3b = 6a + 3b c=6ac = 6a

; 4. 因为△ACD\triangle ACD与△ABD\triangle ABD共高,所以

6a+3a=3(a+2b+3b)6a+3a = 3(a+2b+3b) 9a=3a+15b9a = 3a+15b 6a=15b6a = 15b a=52ba = \tfrac{5}{2}b

; 5. 因此,[CAP]=15b[CAP] = 15b;又因为[APE]=3b[APE] = 3b,所以r=CPPE=5r = \tfrac{CP}{PE} = \boxed{5}

✏️ 练习

1

在△ABC中,AB = 425,BC = 450,AC = 510。在三角形内部取一点P,过P作三条线段分别平行于三角形的三边,交三角形各边于D、E、F、D′、E′、F′(如图所示)。若这三条线段长度相等,求该长度。

2

ABCABC是一个直角三角形,直角在C,AC=3C, AC=3,且BC=4BC=4ABDABD也是一个直角三角形,直角在AA,且AD=12AD=12。点CCDDAB\overline{AB}的两侧。过DD作一条平行于AC\overline{AC}的直线,交CB\overline{CB}的延长线于点EE。若

DEDB=mn,\frac{DE}{DB}=\frac{m}{n},
3

在三角形ABCABC中,BC=23BC = 23CA=27CA = 27AB=30AB = 30。点VVWWAC\overline{AC}上,且VVAW\overline{AW}上;点XXYYBC\overline{BC}上,且XXCY\overline{CY}上;点ZZUUAB\overline{AB}上,且ZZBU\overline{BU}上。此外,这些点的位置满足UVBC\overline{UV}\parallel\overline{BC}WXAB\overline{WX}\parallel\overline{AB}YZCA\overline{YZ}\parallel\overline{CA}。然后沿UV\overline{UV}进行直角折叠。

4

三角形ABCABC的三边长分别为AB=120,BC=220AB=120,BC=220AC=180AC=180A,B\ell_A,\ell_B。过三角形内部作直线C\ell_C平行于边BC,AC\overline{BC},\overline{AC},作直线AB\overline{AB}平行于边A,B\ell_A,\ell_B,这两条直线与三角形内部相交所得线段长度分别为55,4555,451515。求以直线A,B\ell_A,\ell_BC\ell_C和第三条对应边所在直线为三边的三角形的周长。

5

如图所示,线段ABAB平行于线段YZYZ。已知AZ=42AZ = 42单位,BQ=12BQ = 12单位,QY=24QY = 24单位,求线段QZQZ的长度?