直角△斜边上的中线为什么等于斜边一半?|中考几何压轴·中点③

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直角△斜边上的中线为什么等于斜边一半?|中考几何压轴·中点③
先问一句:直角三角形里,斜边上的中线,为什么正好是斜边的一半?书上给的是结论,没给理由。你要是只把它当公式背下来,考场上稍微变个样子就不认识了。
第一讲我们从中点的性质,推导出比例线段和面积的转换计算,第二讲我们中点介绍了 倍长中线 和 平行线+中点 模型 ,这篇是中点的最后几种常规考法。
讲什么
一句话
直角三角形斜边上的中线
直角三角形斜边上的中线,等于斜边的一半
三角形中位线
三角形中位线,平行第三边,且长度是第三边的一半
折叠之后的中点
折痕把对应点连线垂直且平分,那个交点就是中点

三件事彼此独立,各位看官可以从自己需要的地方开始。

一、斜边上的中线

定理:直角三角形斜边上的中线,等于斜边的一半。

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图 3-1|D 是斜边中点,DA = DB = DC

证明:

设 Rt△ABC 中 ∠C = 90°,D 是斜边 AB 的中点。延长 CD 到 E,使 DE = CD,连 BE。

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图 3-2|延长 CD 到 E ,令ED = DC,连接 BE

① ∵ D 是 AB 的中点 ∴ AD = BD

② ∵ ∠ADC 与 ∠BDE 是对顶角,且 CD = DE(自己作的辅助线) 

    ∴ △ADC ≌ △BDE(SAS)

③ ∴ AC = BE,∠DAC = ∠DBE ∴ AC ∥ BE

④ ∵ ∠ACB = 90°,即 AC ⊥ BC;又 AC ∥ BE ∴ BE ⊥ BC

⑤ △ACB 与 △EBC 中:∵AC = BE,∠ACB = ∠EBC = 90°,CB 公共边 

    ∴ △ACB ≌ △EBC(SAS)

⑥ ∴ AB = CE ∴ CD = ½CE = ½AB

第一步就是"延长一倍",跟上一讲的倍长中线是同一个方法。上一讲为了倒边,这次为了把 CD 接到 CE 上。当然,学完圆的相关性质之后,证明这个定理会快得多,暂按不表。

正着用:6、8、10

Rt△ABC 中,∠ACB = 90°,AC = 6,BC = 8,D 是 AB 的中点,求 CD 的长。

步骤
推理
结论
①
Rt△ABC 中,AB² = AC² + BC² = 6² + 8²
AB = 10
②
D 是斜边 AB 的中点
CD = ½AB = 5

反着用,有两个方向

“”斜中“”逆定理也成立。但在考场上,如果是解答题需要写证明过程,选填则能熟练运用最好。逆定理是两个方向在考,具体如下:

方向一:三条一样长,证直角

D 是 AB 的中点,若 BD = DC = DA,求证 △ABC 是直角三角形。

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图 3-3|三条线段一样长,两个等腰三角形的底角一加,直角就出来了

步骤
推理
结论
①
∵ DA = DC ∴ ∠A = ∠ACD(等边对等角),记作 α
∠A = ∠ACD = α
②
∵ DB = DC ∴ ∠B = ∠BCD,记作 β
∠B = ∠BCD = β
③
∠ACB = ∠ACD + ∠BCD
∠ACB = α + β
④
△ABC 中,∠A + ∠B + ∠ACB = 180°
2(α + β) = 180°
⑤
∴ α + β = 90°
∠ACB = 90°

题目给你"某点到三个顶点距离相等",别急着找全等,先想它是不是在告诉你"这儿有直角"。

方向二:有直角、又有一条相等,证中点

Rt△ABC 中,∠ACB = 90°,D 在 AB 上,若 CD = BD,求证 D 是 AB 的中点。

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这一问反过来考——已知直角,要你证中点。

步骤
推理
结论
①
∵ CD = BD 
∴ ∠DCB = ∠B(等边对等角)
∠DCB = ∠B
②
∵ ∠ACB = 90° 
∴ ∠ACD + ∠DCB = 90°
∠ACD + ∠B = 90°
③
Rt△ABC 中,∠A + ∠B = 90°
∠A = ∠ACD
④
∴ AD = CD(等角对等边)
AD = CD = BD
⑤
∴ D 是 AB 的中点
证完

两个方向合起来看,其实可以综合起来运用:直角、中点、"到三点等距",知二推一。图上出现其中任意两个,就可以推出第三个结论。

二、中位线:两个中点,一条线

三角形任意两边中点的连成的线短,叫三角形中位线。

定理:三角形中位线平行于第三边,并且等于第三边的一半。

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图 3-4|DE 是中位线,平行 BC,且长度是 BC 的一半

为什么平行?为什么正好一半?

证明:延长 DE 到 F,令EF = DE,连 CF。

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图 3-5|倍长 DE,全等三角形 和 平行四边形 一起出现

① ∵ E 是 AC 的中点 ∴ AE = EC

② ∵ ∠AED 与 ∠CEF 是对顶角,且 DE = EF(自己作的辅助线) 

    ∴ △AED ≌ △CEF(SAS)

③ ∴ AD = CF,∠A = ∠ECF 

    ∴ CF ∥ AD,也就是 CF ∥ BD

④ ∵ D 是 AB 的中点  

    ∴ AD = DB;又 AD = CF 

    ∴ DB = CF

⑤ ∴ 四边形 BCFD 一组对边平行且相等,是平行四边形 

    ∴ DF ∥ BC,DF = BC

⑥ ∵ DE = ½DF 

    ∴ DE ∥ BC,DE = ½BC

又是一次倍长、一次全等,这回隔出来的是平行四边形。

题面出现
立刻做
得到
两个中点,都在同一个三角形的两边上
直接连起来
平行第三边,长度是一半
两个中点,但不共用一个三角形
找它们的公共边,补第三个中点
一次两条中位线
要证平行、要证一半,图上又有中点
想中位线
平行 + 一半

看到中点,多数人第一反应是连中线、倍长——这两个思路是相等和全等;中位线给的是平行,而平行能带你进相似。两条路不一样。

例4 两个中点,远在天边近在眼前

△ABC 中,∠ABC = 90°,D 在 AB 上,E 在 BC 上,AD = 4,CE = 3。M 是 AC 的中点,N 是 DE 的中点,求 MN 的长。

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图 3-6|M 在 AC 上,N 在 DE 上,两条线段隔着

分析:M 在 AC 上,N 在 DE 上,两条线段隔得远,不在一个三角形,无法凑中位线,直接连 MN 什么性质都没有。它们不共用一个三角形,那能不能通过转换让这个中点能够用起来?

M、N 所在线段的公共端点是 A 和 E,取 AE 的中点 P,连 MP、NP。

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图 3-7|一个辅助点 P,换来两条中位线

步骤
推理
结论
①
取 AE 的中点 P,连 MP、NP
得到两条中位线
②
△AEC 中,M 是 AC 中点,P 是 AE 中点
MP ∥ CE,MP = ½CE = 3/2
③
△AED 中,N 是 DE 中点,P 是 AE 中点
NP ∥ AD,NP = ½AD = 2
④
CE 在 BC 上,AD 在 AB 上,而 AB ⊥ BC
MP ⊥ NP
⑤
Rt△MPN 中,MP = 3/2,NP = 2
MN = √((3/2)² + 2²) = 5/2

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图 3-8|两条中位线互相垂直,直角自己冒出来

把两个"孤立的中点"变成两个"共享同一个三角形的中点"。中位线要的是成对,不成对就补一个。

这里容易错:MN = ½√(AD² + CE²) 只在 ∠ABC = 90° 时成立,所以如果这个题目是解答题,你还需要先证明∠NPM是90°。∠ABC 只要不是直角,MP 与 PN 就不垂直,勾股直接用不了。

三、折叠:那个中点是怎么冒出来的

折叠不是新知识,它就是轴对称。而轴对称的基本性质:轴对称图形对应点的连线,被对称轴垂直且平分。

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图 3-9|浅蓝那块沿 AE 折过去,正好落到浅橙的位置;B 与 F 的连线被折痕 AE 垂直且平分

折叠
怎么用
什么时候想到它
① 有折叠就有全等
边相等、角相等,先标到图上
要求长度:标完设未知数,进直角三角形用勾股
② 折痕垂直平分对应点连线
折痕 ⊥ 连线,且过连线的中点,所以会往中点,十字架相似上靠
题里提到中点、要求折痕长
③ 平行 + 角分 = 等腰
折痕平分对应角;配上图形原有的平行线,往往出等腰
折叠后莫名出现两条相等线段

第 ② 条就是这一节的主题——折叠之后的中点应用。

先用一道小的:折痕在哪

矩形 ABCD 中,AB = 5,BC = 4。把 △ABE 沿 AE 折叠,使点 B 落在 CD 上的点 F 处。(1) 求 CE;(2) 求折痕 AE 的长。

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图 3-10|B 折到 F,折痕 AE 把 ∠BAE 也带了过去

步骤
推理
结论
①
∵ 沿 AE 折叠 
∴ △ABE ≌ △AFE
AF = AB = 5,EF = BE,∠AFE = ∠B = 90°
②
Rt△ADF 中,AD = 4,AF = 5
DF = 3,CF = 5 − 3 = 2
③
设 CE = x,则 BE = 4 − x
EF = BE = 4 − x
④
Rt△CEF 中,x² + 2² = (4 − x)²
x = 3/2
⑤
Rt△ABE 中,AE² = AB² + BE²,BE = 5/2
AE = 5√5/2
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图 3-11|连 BF,折痕 AE 就是 BF 的垂直平分线,所以这道题在八年级可以用勾股,九年级就可以利用垂直的性质构造十字架相似去解决。

再用一道模拟真题:之前讲压轴题留的那道

(2025 秋·福田区校级期中)把矩形纸片 ABCD 沿 BE 折叠,点 A 的对应点为 F,EF 交 BD 于点 G。若 G 为 EF 的中点,BF 平分 ∠DBC,求 AB/BC。

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图 3-12|题面:折痕 BE,A 落在 F,EF 与 BD 交于 G

这题一个数字都没给,所以答案只能是一个比例。你手上其实有两条折痕带来的关系:G 是 EF 的中点,BF 平分 ∠DBC。

辅助线:过 E 作 EH ⊥ BC 于 H,记直线 EF 与 BC 的交点为 M。直角△斜边上的中线为什么等于斜边一半?|中考几何压轴·中点③-第14张图片-四季读书网

图 3-13|EH ⊥ BC 于 H,EF 延长交 BC 于 M

步骤
推理
结论
①
∵ 沿 BE 折叠 
∴ △ABE ≌ △FBE
EF = EA,BF = BA,BF ⊥ EF
②
∵ AD ∥ BC ∴ ∠BEA = ∠EBM;
折痕平分角 
∴ ∠BEF = ∠BEA;M 在射线 EF 上
∠BEM = ∠EBM,
BM = EM
③
Rt△EHM 与 Rt△BFM:斜边 EM = BM,直角边 EH = AB = BF
△EHM ≌ △BFM(HL)
HM = FM
④
G 在 EF 上 ∴ BF ⊥ FG;BF 平分 ∠DBC,BF 公共
△FBG ≌ △FBM(ASA)
FG = FM,BG = BM
⑤
∵ G 是 EF 的中点 
∴ EG = GF;结合 ③④
EG = GF = FM = HM,记作 x
⑥
E、G、F、M 依次共线 
∴ EM = 3x;又 BM = EM,而 BM = BH + HM = AE + x
AE = 2x
⑦
Rt△EHM 中,
AB = EH = √(EM² − HM²)
AB = 2√2·x
⑧
△DEG ∽ △BMG(内错角 + 对顶角)
DE : BM = 1 : 2,
DE = 3x/2
⑨
BC = AD = AE + ED = 2x + 3x/2
BC = 7x/2

∴ AB/BC = 2√2·x ÷ 7x/2 =4√2/7

第 ⑤ 步是这道题的关键。G 是中点,单独看只是一句"EG = GF";可它一旦跟第 ③④ 步的两个全等接上,就变成"EF 上被切成三段等长",再把 BM = EM 用一次,整条线段的长度比例就全出来了。

收个尾:三讲一张表

题面给你什么
连哪条线
得到什么
在哪一讲
有中点,或者线段比例,要算面积
连中点与顶点,得中线
面积对半劈开,面积比 = 底边比
一 · 读
有中线,已知边天各一方
中线延长一倍
8 字全等,倒边倒角
二 · 造
中点 + 直角
连斜边中点与直角顶点
中线 = 斜边的一半
三 · §1
两个中点
两点连起来
中位线平行第三边,且是一半
三 · §2
折叠
连对应点
折痕就是那条连线的垂直平分线
三 · §3

前两讲一个"读"、一个"造",这一讲是"连"——不加新的等量,只把原有的中点连成线,看它能长出什么。

这一篇要是有用,转给还在为压轴题题发愁的孩子。

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