截长补短模型:线段和差的全等转化

截长补短模型处理求证一条线段等于另两条线段之和差的题目:在长线段上截取等段(截长)或把短线段延长补齐(补短),把和差关系化为相等关系再证全等。

结构:图中 △ABC\triangle ABC 为 ∠A=90°\angle A=90°、∠B=60°\angle B=60°、∠C=30°\angle C=30° 的直角三角形,ADAD 平分 ∠BAC\angle BAC 交 BCBC 于 DD,在 ACAC 上截取 AE=ABAE=AB,连接 DEDE。

标准形:求证 a=b+ca=b+c 型关系:在 aa 上截取等于 bb 的段、证余段等于 cc(截长);或把 cc 延长使与 bb 合成一段、证总长等于 aa(补短)。

适用前提与边界条件

  1. 结论必须是线段和差形式(a=b+ca=b+c 型),比例或乘积形式不适用
  2. 截取或延长后必须能凑出全等三角形,否则换方向或改用其他模型

求解策略

  1. 看结论:确认目标为 a=b+ca=b+c 型线段和差
  2. 选方向:优先截长,截在长线段上且截取段等于已知短段
  3. 证全等:利用角平分线、公共边等条件凑 SAS 或 AAS
  4. 换段:由全等把余下段换成目标短段,拼出结论

模型结构

中 、、(即 ), 平分 交 于 。在较长的直角边 上截取 ,连接 ——这一「截」就是全题的眼。

ABCDE
Rt△ABC 中 AD 平分∠A,在 AC 上截 AE=AB,连 DE

核心结论与推导

结论:上图配置下 。

证明: 平分 ,故 。又 (截取), 公共,故

于是 ,在 中 ,故 。代回:

截出 把「和」藏进 ,再用全等与等腰把余段 换成 ,是截长法的完整示范。

典例精析

例: 中 , 是 的平分线。求证:(一般形式,不限直角)。

证:在 上截取 ,连 。由 平分 得 (SAS),故 ,。又 是 的外角,,故 ,。于是 。

点评:注意本例不要求 ——直角只是上图的特例,「 + 角平分线」才是模型的真正骨架。

常见变式

  1. 补短方向:延长 至 使 ,证 ,适用于截长不便时。
  2. 差的形式:证 ,化为 后同样截长补短。
  3. 角平分线翻折版:沿角平分线翻折三角形,与截长补短等价,动态视角更好想。

对比与联系

模型目标形式核心动作
截长补短截等段、证全等
倍长中线中线相关延长一倍、拼全等
一线三等角线段比例等角共线、出相似

正例与反例

✅ 正例

  • △ABC\triangle ABC 中 ∠A=90°\angle A=90°、∠B=2∠C\angle B=2\angle C,ADAD 平分 ∠BAC\angle BAC,在 ACAC 上截 AE=ABAE=AB,可证 AC=AB+BDAC=AB+BD

❌ 反例

  • 在 ACAC 上随意截一段再试图证全等:截取段必须等于某条已知短边,否则全等条件凑不齐

高频误解与考试易错

  • 截错位置:截长要截在「结论里的长线段」上,并保证剩余段能与另一短段证相等
  • 只截不证:截出等段后必须接上全等证明,光画辅助线不写全等链等于没做
  • 角平分线条件闲置:题目给了角平分线,截长补短的对称轴往往就是它,务必用上

常见问题

截长和补短怎么选?
一般先试截长:在长线段上截出等于短段的部分,证明余下部分等于另一段;截长走不通(如截点落在延长线上)就改补短,把短段延长后证整体相等。
为什么角平分线常配合本模型?
角平分线两侧关于平分线对称(沿平分线翻折,两条边能重合),沿截点翻折即得全等。截 AE=ABAE=AB 后,ADAD 作为公共边与角平分线恰好撑起 SAS 全等。
怎么想到要截长补短?
看结论形式:凡是「证某线段等于两线段之和或差」,第一反应就是截长补短,把和差等式改写成相等等式。
和倍长中线什么关系?
倍长中线本质是「补短」:把中线延长一倍,拼出可证全等的大三角形。两者都是化归思想下的添辅助线技术。

依据与出处

  • 人教版(2024 审定)八年级上册 第十四章《全等三角形》