反8字模型:平行线夹出的蝴蝶相似

反8字模型指两条平行线段被两条交叉连线连接,交点处对顶角配合内错角立刻给出一对相似三角形,四段交叉线段成比例,是梯形对角线问题的骨架。

结构:图中 AB∥CDAB \parallel CD(ABAB 在上、CDCD 在下),对角线 ACAC 与 BDBD 交于点 OO(两线交叉处),直线 DADA、CBCB 向上延长交于点 PP,形成上下嵌套的蝴蝶形。

标准形:AB∥CDAB \parallel CD,AC∩BD=O⇒△AOB∼△CODAC \cap BD=O \Rightarrow \triangle AOB \sim \triangle COD,OAOC=OBOD=ABCD\frac{OA}{OC}=\frac{OB}{OD}=\frac{AB}{CD};伴随 △PAB∼△PDC\triangle PAB \sim \triangle PDC。

适用前提与边界条件

  1. 必须有一组对边互相平行(如 AB∥CDAB \parallel CD),否则只剩对顶角,无法出相似
  2. 交叉连线的交点必须落在两条平行线之间或同侧延长线上,比例方向随之不同

求解策略

  1. 认平行:先确认 AB∥CDAB \parallel CD,锁定反 8 字位形
  2. 证相似:对顶角 ∠AOB=∠COD\angle AOB=\angle COD 加内错角 ∠OAB=∠OCD\angle OAB=\angle OCD
  3. 写比例:同一交点出发分段成比例,OAOC=OBOD=ABCD\frac{OA}{OC}=\frac{OB}{OD}=\frac{AB}{CD}
  4. 找帮手:延长两腰出 A 字相似 △PAB∼△PDC\triangle PAB \sim \triangle PDC,比值与反 8 字一致

模型结构

、 是两条平行线段( 短在上, 长在下),交叉连接 、 交于 ,再把两腰 、 向上延长交于 。整幅图像一只蝴蝶: 处扣出一对反向相似, 处扣出一对同向相似。

PABCDO
AB∥CD,AC 与 BD 交于 O,DA、CB 延长交于 P,反 8 字与 A 字同框

核心结论与推导

结论:,且 。

证明:、 交于 ,故 (对顶角相等)。由 , 截平行线得内错角 。故

同理由 得 ,且 ——反 8 字与 A 字共享同一个比值,这就是梯形对角线问题的全部秘密。

典例精析

例:梯形中 ,,,对角线交于 。求 。

解:由反 8 字相似,。于是

点评:题目问的是「部分占全程」,先把模型给出的「段与段」之比化为份数(、),再算占比,是这类题的标准收尾。

常见变式

  1. 面积比:由相似比 得 ,且 与 面积相等(同底等高拆分)。
  2. 过交点作平行线:过 作 的平行线,可同时套用 A 字与反 8 字,是梯形辅助线的经典一招。
  3. 反推平行:已知 且对顶角成立,可反证 。

对比与联系

模型平行条件交点角色产出
8 字模型不需要对顶角顶点角度关系
反 8 字模型需要 相似中心线段比例
A 字模型需要公共顶点平行截割比例

正例与反例

✅ 正例

  • 梯形 ABDCABDC 中 AB∥CDAB \parallel CD,对角线 ACAC、BDBD 交于 OO,AB=2AB=2、CD=6CD=6,则 OA:OC=1:3OA:OC=1:3

❌ 反例

  • 仅由 ACAC、BDBD 相交于 OO 就写 OAOC=OBOD\frac{OA}{OC}=\frac{OB}{OD}:缺 AB∥CDAB \parallel CD 时对顶角只能给等角,给不了比例

高频误解与考试易错

  • 对应关系错位:交点为 OO 时是 △AOB∼△COD\triangle AOB \sim \triangle COD,AA 对 CC、BB 对 DD 由平行线内错角决定,不能随意配对
  • 把比值挂错线段:OAOC=OBOD=ABCD\frac{OA}{OC}=\frac{OB}{OD}=\frac{AB}{CD},是「同一交点出发的两段」之比,不是邻边之比
  • 忽略伴随的 A 字:直线 DADA、CBCB 延长交于 PP 时还藏着 △PAB∼△PDC\triangle PAB \sim \triangle PDC,两个相似常联手解题

常见问题

为什么叫反 8 字?
两条平行线与两条交叉线围成的图形像一只横放的「8」或蝴蝶的翅膀,交点处对顶角把上下两个三角形扣在一起,方向相反而相似。
反 8 字和 8 字模型是一回事吗?
8 字模型侧重由对顶角加一组等角导角关系(角度计算),反 8 字侧重在平行条件下导线段比例(相似计算),图形相同、用法不同。
梯形对角线分比怎么用?
梯形对角线交点把每条对角线分成与两底成比例的两段:OAOC=OBOD=ABCD\frac{OA}{OC}=\frac{OB}{OD}=\frac{AB}{CD},这是反 8 字最直接的推论。

依据与出处

  • 人教版(2024 审定)九年级下册 第三十一章《相似》(2027 春起使用)