相似三角形的判定

📘 相似·
⭐⭐
·AA、SAS、SSS

🎯 学习目标

  • 理解相似三角形的定义及其本质特征
  • 掌握三种判定相似三角形的方法:AA、SAS、SSS
  • 能灵活运用判定方法解决简单几何问题

📚 核心概念

相似三角形是指形状相同但大小不一定相同的两个三角形。它们的对应角相等,对应边成比例。判断两个三角形是否相似,不需要同时验证所有角和边,只需满足特定条件即可。

  1. AA(角角)判定法:如果两个三角形有两个角分别相等,那么这两个三角形相似。因为三角形内角和为180180^\circ,所以第三个角也必然相等。

  2. SAS(边角边)判定法:如果两个三角形的一个角相等,且夹这个角的两边对应成比例,那么这两个三角形相似。例如,在ABC\triangle ABCDEF\triangle DEF中,若A=D\angle A = \angle D,且ABDE=ACDF\frac{AB}{DE} = \frac{AC}{DF},则ABCDEF\triangle ABC \sim \triangle DEF

  3. SSS(边边边)判定法:如果两个三角形的三组对应边都成比例,即ABDE=BCEF=ACDF\frac{AB}{DE} = \frac{BC}{EF} = \frac{AC}{DF},那么这两个三角形相似。

注意:与全等三角形不同,相似不要求边长相等,只要求比例一致。

📝 关键公式

  • AA判定:若 A=D\angle A = \angle DB=E\angle B = \angle E,则 ABCDEF\triangle ABC \sim \triangle DEF

    • 示例:两个三角形都有一个6060^\circ角和一个5050^\circ角,则它们相似。
  • SAS判定:若 A=D\angle A = \angle DABDE=ACDF\frac{AB}{DE} = \frac{AC}{DF},则 ABCDEF\triangle ABC \sim \triangle DEF

    • 示例:A=D=45\angle A = \angle D = 45^\circAB=4AB=4DE=2DE=2AC=6AC=6DF=3DF=3,因42=63=2\frac{4}{2}=\frac{6}{3}=2,故相似。
  • SSS判定:若 ABDE=BCEF=ACDF\frac{AB}{DE} = \frac{BC}{EF} = \frac{AC}{DF},则 ABCDEF\triangle ABC \sim \triangle DEF

    • 示例:三边分别为3,4,5和6,8,10,因比例均为12\frac{1}{2},故相似。

💡 经典例题

例题1(基础·AA):在ABC\triangle ABCDEF\triangle DEF中,已知A=70\angle A = 70^\circB=50\angle B = 50^\circD=70\angle D = 70^\circF=60\angle F = 60^\circ。判断两三角形是否相似。

  1. 先求ABC\triangle ABC的第三个角:C=1807050=60\angle C = 180^\circ - 70^\circ - 50^\circ = 60^\circ
  2. DEF\triangle DEF中,已知D=70\angle D = 70^\circF=60\angle F = 60^\circ,所以E=1807060=50\angle E = 180^\circ - 70^\circ - 60^\circ = 50^\circ
  3. 因此,A=D=70\angle A = \angle D = 70^\circB=E=50\angle B = \angle E = 50^\circ,满足AA判定。
  4. 所以,ABCDEF\triangle ABC \sim \triangle DEF

例题2(进阶·SAS):如图,ABC\triangle ABC中,AB=8AB = 8AC=12AC = 12A=60\angle A = 60^\circPQR\triangle PQR中,PQ=4PQ = 4PR=6PR = 6P=60\angle P = 60^\circ。判断两三角形是否相似。

  1. 观察夹角:A=P=60\angle A = \angle P = 60^\circ
  2. 计算夹该角的两边比例:
ABPQ=84=2,ACPR=126=2 \frac{AB}{PQ} = \frac{8}{4} = 2, \quad \frac{AC}{PR} = \frac{12}{6} = 2
  1. 两边对应成比例,且夹角相等,满足SAS相似判定。
  2. 因此,ABCPQR\triangle ABC \sim \triangle PQR

⚠️ 易错点

  • 混淆SAS相似与SAS全等:SAS相似要求“夹角相等 + 两边成比例”,而SAS全等要求“夹角相等 + 两边相等”。避免方法:牢记“相似看比例,全等看相等”。

  • 误用SSA(边边角)判定相似:SSA不能作为相似或全等的判定依据。例如,两边成比例且其中一边对角相等,不一定相似。避免方法:只使用AA、SAS、SSS这三种可靠方法。

  • 忽略对应顺序:写相似时必须按对应顶点顺序书写,如ABCDEF\triangle ABC \sim \triangle DEF表示ADA\leftrightarrow DBEB\leftrightarrow ECFC\leftrightarrow F。避免方法:先标出对应角或对应边再写结论。

  • 认为“三个角相等”是额外判定:其实AA已隐含第三角相等,无需单独提“AAA”。避免方法:理解AA判定已足够覆盖角度条件。

💡 例题

1

ABC,AB=8,BC=7,CA=6\triangle ABC, AB = 8, BC = 7, CA = 6中,边BCBC向点PP延长(如图所示),使得PAB\triangle PABPCA\triangle PCA相似。则PCPC的长度是 [asy] defaultpen(linewidth(0.7)+fontsize(10)); pair A=origin, P=(1.5,5), B=(8,0), C=P+2.5dir(P--B); draw(A--P--C--A--B--C); label("A", A, W); label("B", B, E); label("C", C, NE); label("P", P, NW); label("6", 3dir(A--C), SE); label("7", B+3*dir(B--C), NE); label("8", (4,0), S); [/asy] (A) 7(B) 8(C) 9(D) 10(E) 11\textbf{(A)}\ 7\qquad \textbf{(B)}\ 8\qquad \textbf{(C)}\ 9\qquad \textbf{(D)}\ 10\qquad \textbf{(E)}\ 11

  1. 因为已知PABPCA\triangle{PAB}\sim\triangle{PCA},所以有PCPA=68=PAPC+7\frac{PC}{PA}=\frac{6}{8}=\frac{PA}{PC+7}
  2. PCPA=68=34\frac{PC}{PA}=\frac{6}{8}=\frac{3}{4}中解出PAPA,得PA=4PC3PA=\frac{4PC}{3}
  3. 又已知PAPC+7=34\frac{PA}{PC+7}=\frac{3}{4},将PAPA代入表达式,得到4PC3PC+7=34\frac{\frac{4PC}{3}}{PC+7}=\frac{3}{4}
  4. 进一步化简得16PC3=3PC+21\frac{16PC}{3}=3PC+21
  5. 7PC3=21\frac{7PC}{3}=21
  6. PC=9PC=\boxed{9}
2

ABC\triangle ABC中,AC:CBAC:CB3:43:4的比是CCBABA处的外角平分线交PP的延长线于点AA(其中PPBBPA:ABPA:AB之间)。则(A) 1:3(B) 3:4(C) 4:3(D) 3:1(E) 7:1\textbf{(A)}\ 1:3 \qquad \textbf{(B)}\ 3:4 \qquad \textbf{(C)}\ 4:3 \qquad \textbf{(D)}\ 3:1 \qquad \textbf{(E)}\ 7:1的比是:

  1. 如图,画出三角形ABC和点P、X。
  2. 过点A作AX∥CP,交BC延长线于点X。
  3. 由AA相似,△ABX ∽ △CBP,所以AB/CB = BX/BP = AX/CP。
  4. 设∠ABC = x,∠ACB = y,则∠BAC = 180° − x − y。
  5. 由外角定理,∠ACX = x + y;又CP平分∠ACX,所以∠ACP = ∠PCX = (x + y)/2。
  6. 因为AX∥CP,所以∠CAX = ∠ACP = (x + y)/2。
  7. 在△ACX中,∠CAX = ∠ACX / 2,所以∠AXC = ∠CAX,即△ACX是等腰三角形。
  8. 因为△ACX是等腰三角形,所以AX = CX。
  9. 由相似比例AB/CB = AX/CP及AX = CX,得AB/CB = CX/CP。
  10. 又因∠PCX = ∠CXP,所以△CPX也是等腰三角形,CP = PX。
  11. 所以CX = CP + PX = 2·CP,代入得AB/CB = 2·CP/CP = 2。
  12. 结合题设4an4n4an-4n的比,最终算得ABCPBX\triangle ABC \sim \triangle PBX = 3:1。