11.3 等腰三角形
知识梳理
1.等腰三角形的定义:有两边相等的三角形叫做等腰三角形,相等的两边为腰,另一边为底;两腰的夹角为顶角,腰与底的夹角为底角。
2.等腰三角形的核心性质
等边对等角:等腰三角形的两个底角相等,这是等腰三角形角的基本性质,可用于角的等量转化与计算。
三线合一:等腰三角形的顶角平分线、底边上的中线、底边上的高互相重合(三线合一),是等腰三角形最核心的性质,可将边、角、高的条件相互转化,简化证明与计算。
轴对称性:等腰三角形是轴对称图形,对称轴为三线合一所在的直线,仅有1条对称轴。
延伸性质:等腰三角形两腰上的中线、高相等,两底角的角平分线相等。
3.等腰三角形的判定方法
定义法:有两边相等的三角形是等腰三角形。
等角对等边:有两个角相等的三角形是等腰三角形(与“等边对等角”互逆),是角转化为边的核心判定定理。
4.等边三角形的定义与性质:等边三角形是三边都相等的特殊等腰三角形,也叫正三角形,具备等腰三角形的所有性质,且有专属性质:
三个内角都相等,且均为;
每条边上的中线、高、对角的平分线都满足三线合一,有3条对称轴,内、外心重合;
边长为的等边三角形,高为,面积为。
5.等边三角形的判定方法
定义法:三边都相等的三角形是等边三角形。
三个角都相等的三角形是等边三角形。
重要判定:有一个角是的等腰三角形是等边三角形(此判定仅适用于等腰三角形,单独一个角为的三角形不一定是等边三角形)。
6.等腰直角三角形:特殊的等腰三角形+直角三角形,性质为:两直角边相等,两个底角均为;斜边上的高、中线、顶角平分线重合,且斜边上的高等于斜边的一半;斜边长度=直角边长度×。
7.与等腰三角形关联的重要定理
直角三角形斜边中线定理:直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半;逆定理:若一个三角形一边上的中线等于这边的一半,则该三角形为直角三角形。
含角的直角三角形性质:在直角三角形中,角所对的直角边等于斜边的一半;逆定理:若直角三角形中一条直角边等于斜边的一半,则该直角边所对的角为。
8.等腰三角形常见辅助线作法
作底边上的高、中线或顶角平分线,利用三线合一转化条件,是最常用的辅助线作法;
遇角平分线+平行线,构造等腰三角形(角平分线得到等角,平行线得到内错角/同位角相等,进而推出等角对等边);
求线段和的最小值(如),利用等腰三角形的轴对称性,将线段转化为同一直线上的垂线段(垂线段最短);
结合全等证明时,作边上的垂线,构造直角三角形,利用AAS/HL证明全等。
9.等腰三角形解题的常见思路
角的计算:结合“等边对等角”、三角形内角和、外角性质,将未知角转化为已知角;
边的计算:利用三线合一得到线段中点,结合勾股定理、含角的直角三角形性质计算边长;
证明边/角相等:直接用“等边对等角/等角对等边”,或结合全等三角形证明,再利用等腰/等边三角形性质推导;
面积转化:利用全等三角形的面积相等,将不规则图形(如四边形)的面积转化为等腰/直角三角形的面积进行计算。
10.常见易错点
等腰三角形的分类讨论:已知一边长或一个角度时,需分情况讨论(如已知一边为5,需考虑是腰还是底;已知一个角为,需考虑是顶角还是底角),避免漏解;
三线合一的适用条件:仅针对等腰三角形的顶角平分线、底边上的中线/高,腰上的中线、高不满足三线合一;
等边三角形判定的误区:误认为“有一个角是的三角形是等边三角形”,忽略前提是等腰三角形;
忽略等腰三角形的底角范围:等腰三角形的底角一定是锐角,顶角可为锐角、直角或钝角。
同步训练
一、单选题
1.如图,中,,点为的中点.若,则的度数为( )
A. B. C. D.
2.如图,是等边三角形,点在边上,,则的度数为( )
A. B. C. D.
3.如图,点C在线段BD上,,则( )
A.2 B.3 C.4 D.5
4.一个含角的三角尺如图①所示,用两个完全相同的这种三角尺恰好能拼成一个如图②所示的等边三角形.若,则( )
A.3 B. C.12 D.9
5.如图,上午8时一艘轮船从A地以25海里/时的速度向南偏西的方向行驶,上午10时到达B地,再由B地向北偏西的方向行驶50海里到达C地,则A,C两地相距( )
A.30海里 B.40海里 C.50海里 D.60海里
6.如图,在中,,是的中点,且,则的度数是( )
A. B. C. D.
7.如图,在中,和的平分线相交于点,过点作的平行线交于点,交于点,若的周长为,则的周长是( )
A.14 B.19 C.21 D.23
8.如图,在中,,,是边上的高,若P,Q分别是和上的动点,则的最小值是( )
A.5 B.6 C.8 D.4.8
二、填空题
9.中国图象图形大会是涵盖图象图形各专业领域的学术盛会.在“自动化立体库”中有许多几何元素,其中一个等腰三角形模型的示意图如图所示,它的顶角为,腰长为12m,则腰上的高是__________.
10.如图,是的高,,,,则_____.
11.如图,,,,则的长为______.
12.已知:如图,为的角平分线,且,E为延长线上的一点,,过E作,F为垂足,下列结论:①;②;③;④,其中正确的是________(填序号)
三、解答题
13.如图,与都是等边三角形,点在边上,于点,连接.
(1)求证:.
(2)求的度数.
14.已知:如图,在中,,,,、交于点.
(1)求证:;
(2)请判断与的大小关系并证明.
15.如图,在中,,,点D是的中点,点E、F分别在、上,且.
(1)求证:;
(2)若,求四边形的面积.
16.如图,在中,,D是上一点,且,且,连接、、.
(1)求的度数;
(2)证明:是等边三角形.
17.如图,在等边的,上各取一点、,使.,相交于点,过点作直线的垂线,垂足为.
(1)求证:;
(2)若,,求线段的长度.