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八年级上册 · 第十四章 全等三角形

14.2 三角形全等的判定

要说明两个三角形全等,不必把六个条件(三边、三角)全量一遍。挑对三个就够;挑错了,三个也不行。这一节弄清楚哪些三个能用,并开始自己写完整的证明。

本节导读 先修:14.1、13.3、7.3 · 本节路线

要用到:全等的定义和性质(回看 14.1);三角形内角和(回看 13.3);命题、基本事实、证明(回看 7.3);对顶角相等、平行线的性质(回看 7.2)。

  1. 从配玻璃进入:量几个数据才能保证一样。
  2. 一个、两个条件不够;三个条件分情况看。
  3. 三条基本事实:SAS、ASA、SSS;由 ASA 推出 AAS。
  4. 两个“不能”:SSA、AAA,用反例说话。
  5. 直角三角形的“斜边、直角边”(HL)。
  6. 写完整的全等证明:已知、求证、证明,每步注明依据。

一块三角形玻璃碎了,要去店里配一块一样的。店员说:“你量几个数据带来就行。”点按钮,看看量得少时会怎样:

最少要量几个数据(量得恰当),才能保证配出来的玻璃和原来的一样?

C。只量 1 个或 2 个,能画出形状、大小不同的好多三角形;量了 AB、∠A、AC 三个,三角形就定死了。不必六个全量。

但“量得恰当”很要紧:不是随便哪三个都行。这一节就回答:哪三个条件能判定两个三角形全等?哪些不能?

1. 先认识几个词:判定、夹角、夹边、对边

前置知识:全等的定义和性质(回看 14.1)。14.1 是“已知全等 → 边角相等”;这一节反过来,判定是“由几组边角相等 → 说明全等”。

三个条件里,边和角的位置决定能不能用。先认三个位置词:

直觉微图解 ①夹角、夹边、对边:在图上指出来

核心概念 ②三条基本事实,不证明

SAS、ASA、SSS 是基本事实(7.3 学过:公认为真、作为推理出发点的命题)。把一个三角形叠到另一个上,可以说明它们合理,但这种“叠一叠”只是让人信服,不是证明。

核心概念 ③AAS、HL 是推出来或另说的

AAS 由 ASA 加内角和推出,不是基本事实。HL 只管直角三角形,是判定直角三角形全等的方法,八下学了勾股定理还会再证明它。

2. 核心点:边角边(SAS)

\(\color{#2F7A56}{\underbrace{AB=DE}_{\text{边}}},\ \color{#B5452F}{\underbrace{\angle B=\angle E}_{\text{夹角}}},\ \color{#2F7A56}{\underbrace{BC=EF}_{\text{边}}}\ \Rightarrow\ \triangle ABC\cong\triangle DEF\ (\text{SAS})\)

两边和它们的夹角分别相等的两个三角形全等(“边角边”)。角必须夹在两边中间。

为什么角非得是夹角?下面同样是“两条边、一个角”,换个位置结果就不同:

直觉微图解 ②角夹在中间,C 只有一个位置;角在对面,C 可能有两个

试着用四步想问题:读懂题意 → 想办法 → 执行并检查 → 回头看。基础示范直接可见,卡住时也可按需展开提示。

例 1(示范:第一次写完整的全等证明)

如图,点 C 在线段 BD 上,\(AB\perp BD\),\(ED\perp BD\),\(AB=CD\),\(BC=DE\)。求证 \(AC=CE\)。

① 读懂题意:AC、CE 分别在哪两个三角形里?已知条件里,哪些边、角属于这两个三角形?

提示 1:找三角形、数条件

AC 在 \(\triangle ABC\),CE 在 \(\triangle CDE\)。已有 \(AB=CD\)、\(BC=DE\) 两组边;两组边夹的是 ∠B 和 ∠D。

提示 2:夹角从哪来

垂直的定义:\(AB\perp BD\) 说明 \(\angle B=90^\circ\),同理 \(\angle D=90^\circ\)。

基础示范:跟着走一遍

② 想办法:证 \(\triangle ABC\cong\triangle CDE\)(SAS),再用“对应边相等”。顶点要对应好:A↔C,B↔D,C↔E。
③ 执行:
证明:∵ \(AB\perp BD\),\(ED\perp BD\),
∴ \(\angle B=\angle D=90^\circ\)(垂直的定义).
在 \(\triangle ABC\) 和 \(\triangle CDE\) 中,\(\left\{\begin{aligned}&AB=CD,\\&\angle B=\angle D,\\&BC=DE,\end{aligned}\right.\)
∴ \(\triangle ABC\cong\triangle CDE\)(SAS).
∴ \(AC=CE\)(全等三角形的对应边相等).
执行中检查:大括号里按“边、角、边”排;每行左边属于 \(\triangle ABC\),右边属于 \(\triangle CDE\);AC 与 CE 在全等式里位置相同(第 1、3 个字母)✓。

④ 回头看:证明分两段:先把“垂直”翻译成“角相等”,再列三个条件。全等式写对了顺序,最后一步才能直接读出 \(AC=CE\)。

自己试试:已知 \(AB=DE\),\(\angle B=\angle E\)。要用 SAS 证 \(\triangle ABC\cong\triangle DEF\),还要添加哪个条件?

B。∠B 是 BA、BC 的夹角,所以另一边要 BC 和 EF。A 中 ∠B 是 AC 的对角,成了“SSA”,不能判定;C 能判定但依据是 ASA;D 能判定但依据是 AAS,都不是 SAS。

3. 核心点:角边角(ASA)与角角边(AAS)

\(\underbrace{\angle A=\angle D,\ \color{#2F7A56}{AB=DE},\ \angle B=\angle E}_{\text{两角和夹边:ASA(基本事实)}}\qquad \underbrace{\angle A=\angle D,\ \angle B=\angle E,\ \color{#B5452F}{BC=EF}}_{\text{两角和其中一角的对边:AAS}}\)

AAS 怎么来的:两个角分别相等,由内角和,第三个角也相等(\(\angle C=180^\circ-\angle A-\angle B=\angle F\)),于是 BC 就成了 ∠B、∠C 的夹边,用 ASA。

直觉微图解 ③两个角都相等时,那条边在哪里?

例 2(示范:条件要先“加工”)

如图,点 A、F、C、D 在一条直线上,\(AB\parallel DE\),\(\angle B=\angle E\),\(AF=DC\)。求证 \(BC=EF\)。

提示 1:要证全等的是哪两个三角形

BC 在 \(\triangle ABC\),EF 在 \(\triangle DEF\)。已知只有 \(\angle B=\angle E\) 直接能用。

提示 2:平行、线段和差各给出什么

\(AB\parallel DE\) → \(\angle A=\angle D\)(两直线平行,内错角相等)。\(AF=DC\),两边都加上 FC → \(AC=DF\)。

基础示范:跟着走一遍

想办法:有了 ∠A、∠B 两组角,边 AC 是 ∠B 的对边(DF 也是 ∠E 的对边),用 AAS。
执行:
证明:∵ \(AB\parallel DE\),∴ \(\angle A=\angle D\)(两直线平行,内错角相等).
∵ \(AF=DC\),∴ \(AF+FC=DC+FC\),即 \(AC=DF\).
在 \(\triangle ABC\) 和 \(\triangle DEF\) 中,\(\left\{\begin{aligned}&\angle A=\angle D,\\&\angle B=\angle E,\\&AC=DF,\end{aligned}\right.\)
∴ \(\triangle ABC\cong\triangle DEF\)(AAS).∴ \(BC=EF\).
检查:AC 对着 ∠B,DF 对着 ∠E,∠B 与 ∠E 是一组对应角 ✓;没有把要证的 \(BC=EF\) 当条件用 ✓。

自己试试:已知 \(\angle A=\angle D\),\(\angle B=\angle E\)。再添加哪个条件,不能判定 \(\triangle ABC\cong\triangle DEF\)?

D。三个角相等只管形状,不管大小(看微图解 ④)。A 是 ASA;B、C 是 AAS(BC 对着 ∠A,AC 对着 ∠B)。

4. 核心点:边边边(SSS);三个角不行

\(AB=DE,\ BC=EF,\ CA=FD\ \Rightarrow\ \triangle ABC\cong\triangle DEF\ (\text{SSS})\)

三边分别相等的两个三角形全等(“边边边”)。三根木条钉成的架子不会变形(三角形的稳定性),说的就是这件事。

三条边能定住三角形,三个角却不能:

直觉微图解 ④三个角都一样,大小可以不同

例 3(示范:公共边)

如图,\(AB=CD\),\(AD=CB\)。求证 \(\angle A=\angle C\)。

提示:连接哪条线?

∠A 在 \(\triangle ABD\) 里,∠C 在 \(\triangle CDB\) 里,两个三角形共用 BD。

基础示范:跟着走一遍

证明:在 \(\triangle ABD\) 和 \(\triangle CDB\) 中,\(\left\{\begin{aligned}&AB=CD,\\&AD=CB,\\&BD=DB\ (\text{公共边}),\end{aligned}\right.\)
∴ \(\triangle ABD\cong\triangle CDB\)(SSS).∴ \(\angle A=\angle C\)(全等三角形的对应角相等).

回头看:对应顶点 A↔C、B↔D、D↔B:AB 对 CD,AD 对 CB。公共边可以直接当条件,写成 \(BD=DB\) 并注明。

用全等来作图:作一个角等于已知角(依据 SSS)

只用圆规和直尺,没有量角器,怎样复制一个 ∠AOB?思路:把角放进一个三角形,再作一个和它三边分别相等的三角形。

  1. 以 O 为圆心、任意长为半径画弧,交 OA、OB 于 C、D。
  2. 画射线 O′A′;以 O′ 为圆心、同样长为半径画弧,交 O′A′ 于 C′。
  3. 以 C′ 为圆心、CD 长为半径画弧,交前一条弧于 D′;过 D′ 画射线 O′B′。

\(O'C'=OC\),\(O'D'=OD\),\(C'D'=CD\),由 SSS 得两个三角形全等,所以 \(\angle A'O'B'=\angle AOB\)。照这个办法作出相等的同位角,还能过直线外一点作平行线。作图要留下弧线痕迹,不要求写作法。

5. 核心点:直角三角形的“斜边、直角边”(HL)

\(\angle C=\angle F=90^\circ,\ \color{#B5452F}{\underbrace{AB=DE}_{\text{斜边}}},\ \color{#2F7A56}{\underbrace{BC=EF}_{\text{直角边}}}\ \Rightarrow\ \text{Rt}\triangle ABC\cong\text{Rt}\triangle DEF\ (\text{HL})\)

斜边和一条直角边分别相等的两个直角三角形全等。一般三角形“两边一对角”不行,直角三角形却行:直角就是斜边的对角。只对直角三角形用,要先写出直角。

例 4(示范:HL 的写法)

如图,\(\angle B=\angle D=90^\circ\),\(AB=AD\)。求证 \(BC=DC\)。

提示:斜边是谁

连接 AC。在两个直角三角形里,AC 对着直角,是公共的斜边;AB、AD 是直角边。

基础示范:跟着走一遍

证明:∵ \(\angle B=\angle D=90^\circ\),∴ \(\triangle ABC\) 和 \(\triangle ADC\) 都是直角三角形.
在 \(\text{Rt}\triangle ABC\) 和 \(\text{Rt}\triangle ADC\) 中,\(\left\{\begin{aligned}&AC=AC,\\&AB=AD,\end{aligned}\right.\)
∴ \(\text{Rt}\triangle ABC\cong\text{Rt}\triangle ADC\)(HL).∴ \(BC=DC\).

回头看:HL 的大括号里只列两条(斜边、直角边),直角写在前面。直角三角形也能用 SAS、ASA、AAS:直角已经相等,再有一直角边一锐角、斜边一锐角或两条直角边就行。

自己试试:\(\angle C=\angle F=90^\circ\)。下面哪组条件,判定 \(\text{Rt}\triangle ABC\cong\text{Rt}\triangle DEF\) 的依据是 HL?

A。AB、DE 对着直角,是斜边;AC、DF 是直角边。B 两条都是直角边,能判定,但依据是 SAS(直角是夹角);C 能判定,依据是 AAS。

6. 小结:哪些“三个条件”能用

✅ SAS、ASA、SSS基本事实
✅ AAS由 ASA 和内角和推出
✅ HL只用于直角三角形
❌ SSA(两边一对角)不一定全等,有反例
❌ AAA(三个角)只定形状,不定大小

写证明的顺序:先把已知“加工”成边角相等(每步括号注依据:中点的定义、垂直的定义、对顶角相等、等式的性质……),再写“在 △… 和 △… 中”+ 大括号三个条件 + “∴ … ≌ …(判定名)”,最后用性质得出结论。

7. 用之前必查:三大翻车现场

翻车现场 ①(最高频!)两边一角就说全等
❌ 典型错解:\(AB=AB\),\(\angle B=\angle B\),\(AC=AD\),所以 \(\triangle ABC\cong\triangle ABD\)(SAS)。
✅ 看图秒懂:∠B 不是 AB 与 AC 的夹角,是 AC 的对角。图里 \(AC=AD\),两个三角形却一大一小。一个反例就够说明“两边一对角”不能判定。
翻车现场 ②三个角相等、AAS 的边对错
❌ 典型错解:“三个角分别相等,所以全等”;“\(\angle A=\angle D\),\(\angle B=\angle E\),\(BC=DF\),所以全等(AAS)”。
✅ 一眼看清:AAA 只保证形状。AAS 的边必须是同一组对应角的对边:BC 对着 ∠A,就要配 ∠D 的对边 EF,不能配 DF。
翻车现场 ③证明写得“看起来对”
❌ 典型错解:没写直角就标“(HL)”;一般三角形也用 HL;全等式字母不对应;把要证的结论当成条件放进大括号。
✅ 一眼看清:HL 前先写“∵ ∠C = ∠F = 90°”,写成 Rt△;全等式按对应顺序写;大括号里只能放已知或已经推出的东西。

① 两边一对角:拖出反例

A、B 固定。拖射线端点改变 ∠B;拖右边的圆点改变 AC 的长(以 A 为圆心画弧)。弧和射线有两个交点时,就得到两个三角形:AB 公共、∠B 公共、\(AC=AD\),看它们全不全等。

② 进阶:直角边、斜边确定后,A 只有一个位置

∠C 是直角。拖 B 改变直角边 BC;拖左边弧上的圆点改变斜边的长(以 B 为圆心画弧)。看弧和射线 CA 交在哪里。

③ 自己作图、猜想和写证

请在纸上动手做。尺规作图用直尺和圆规,保留作弧痕迹;画反例可以用量角器。先写再对照,不用勾股定理、等腰三角形、中垂线或轴对称的性质代替证明。记录只在本页保留,刷新会清空,不计入学习记录。

本次提交记录

从易到难排好了。卡住时先展开提示。

直接用

1. 线段 AB、CD 相交于点 O,\(OA=OB\),\(OC=OD\)。判定 \(\triangle AOC\cong\triangle BOD\) 的依据是什么?

B。\(\angle AOC=\angle BOD\)(对顶角相等),它正好夹在 OA、OC 和 OB、OD 中间:边、角、边。不知道 AC 和 BD,所以不是 SSS。

2. \(\triangle ABC\) 和 \(\triangle DEF\) 中,\(\angle A=\angle D=50^\circ\),\(\angle B=\angle E=60^\circ\),\(BC=EF=4\)。两个三角形全等吗?依据是什么?

B。BC 是 ∠A 的对边,EF 是 ∠D 的对边,是同一组对应角的对边:AAS。A 错在 BC 不是 ∠A、∠B 的夹边;C、D 忘了 AAS 也能判定。

易错

3. \(\triangle ABC\) 和 \(\triangle DEF\) 中,\(AB=DE=5\),\(AC=DF=4\),\(\angle B=\angle E=40^\circ\)。这两个三角形怎样?

提示

40° 的角夹在哪两条边之间?是不是 AB、AC 的夹角?

C。∠B 夹在 BA、BC 之间,是 AC 的对角:两边一对角,可能画出两个不同的三角形(“动手”① 拖到 AC = 4、∠B = 40° 附近能看到两个)。A 把对角当成了夹角;B 并不知道第三边;D 也不对,它们可能全等,只是不一定。

4. 下面哪一段推理是对的?

提示

逐条看:用的判定名和列出的条件对得上吗?HL 前有没有直角?

B。先有直角,AB、DE 对着直角是斜边,BC、EF 是直角边。A 没有直角,不能用 HL;C 是 AAA;D 中 AB、BC 的夹角是 ∠B,不是 ∠A,这其实是 SSA。

5. 已知 \(\angle A=\angle D\),\(\angle B=\angle E\)。要用 AAS 证 \(\triangle ABC\cong\triangle DEF\),可以添加哪个条件?

提示

AAS 的边:一条是 ∠A 或 ∠B 的对边,另一条必须是对应的那个角(∠D 或 ∠E)的对边。

B。AC 对着 ∠B,DF 对着 ∠E,同一组对应角:AAS。A 能判定,但 AB 是夹边,依据是 ASA;C、D 的两条边对着的不是同一组对应角(翻车现场 ②)。

挑战

与例1同一构型:\(B\)、\(C\)、\(D\) 依次共线,\(A\)、\(E\) 在 \(BD\) 的同一侧;相同记号表示边长相等。

6. 在例 1 的图中(点 C 在 BD 上,\(AB\perp BD\),\(ED\perp BD\),\(AB=CD\),\(BC=DE\)),∠ACE 是多少度?

提示 1:先用例 1 的结论

\(\triangle ABC\cong\triangle CDE\),所以 \(\angle A=\angle DCE\)。

提示 2:在 \(\triangle ABC\) 里看

\(\angle B=90^\circ\),所以 \(\angle A+\angle ACB=90^\circ\)。B、C、D 在一条直线上,三个角 ∠ACB、∠ACE、∠DCE 拼成平角。

B。\(\angle ACB+\angle DCE=\angle ACB+\angle A=90^\circ\),所以 \(\angle ACE=180^\circ-90^\circ=90^\circ\),即 \(AC\perp CE\)。选 D 是以为 AB、BC 的长度不知道就算不出;其实不管多长,都是 \(90^\circ\)。

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