例题 01 重叠线段中的长度 知识清单例题
题目
如图, , 在同一条直线上, 若 , 求线段 的长.
答案与解析
解析
由 ,得 。原点序为 ,故
也可以由 得 ,再用 。两种减法都要以原点序为依据。
本题结论
。
约 8881 字大约 30 分钟
证明两条边或两个角相等,常常可以先找到它们所在的两个三角形。先确定顶点怎样对应,再选择判据;判定全等之后,才能使用对应边、对应角相等。
能够完全重合的两个图形叫作全等图形。全等既要求形状相同,也要求大小相同;位置、朝向不同,不影响全等。
△ABC≅△DEF
应按顺序读成 A↔D、B↔E、C↔F。
| 对应对象 | 由全等得到的关系 |
|---|---|
| 边 | AB=DE,BC=EF,CA=FD |
| 角 | ∠A=∠D,∠B=∠E,∠C=∠F |
| 对应的高、中线、角平分线 | 长度分别相等 |
| 整个图形 | 周长相等、面积相等 |
完全重合时,对应线段和角也重合,因此有这些性质。全等具有传递性:两个图形若都与第三个图形全等,它们彼此全等。
反过来,仅有面积相等或周长相等,不能推出全等。这些数值不能唯一决定形状。
| 变换 | 整个图形遵守的规则 | 保持什么 |
|---|---|---|
| 平移 | 每个点沿同一方向移动同一距离 | 长度、角度、周长、面积 |
| 翻折 | 对应点关于同一条直线对称 | 长度、角度、周长、面积 |
| 旋转 | 每个点绕同一中心、沿同一方向转过同一角度 | 长度、角度、周长、面积 |
这些变换保持任意两点间的距离,因而能把原图与新图完全重合。只移动某一个顶点、其余顶点不动,通常不是整个图形的上述变换;放大、缩小也不属于保持大小的全等变换。
平移示意。 对应顺序为 A→D、B→E、C→F。

翻折示意。 轴上的点保持不动;翻折后左右朝向可以改变。
旋转示意。 旋转中心 A 不动,其他点按同一转角移动;半周旋转也是旋转的一种。
性质回答“已知全等,能得到什么”;判据回答“具备哪些条件,可以证明全等”。两者不能倒着混用。
| 判据 | 条件 | 首先检查 |
|---|---|---|
| SSS,边边边 | 三边分别对应相等 | 三组边的顶点对应一致,三角形非退化 |
| SAS,边角边 | 两边和它们的夹角分别对应相等 | 角必须夹在给出的两边之间 |
| ASA,角边角 | 两角和它们的夹边分别对应相等 | 边连接给出的两个角的顶点 |
| AAS,角角边 | 两角和其中一个角的对边分别对应相等 | 边与角的对应位置一致 |
| HL,斜边、直角边 | 两个直角三角形的斜边和一条直角边分别对应相等 | 先有两个直角,再辨斜边和直角边 |
为什么这些条件能够确定三角形?
直角三角形也可以使用其他合法判据。例如两条直角边对应相等,夹角又都为 90∘,可以用 SAS,而不必硬套 HL。
最长边与最长边、最大角与最大角可以帮助核查,但有相等元素时仍以同一套顶点对应为准。公共点、公共边也不能不经核对就指定为对应元素。
题目
如图, △EFG≅△NMH , E、H、G、N 在同一条直线上, 若 EH=1.1 cm,NH=3.3 cm , 求线段 HG 的长.
解析
由 △EFG≅△NMH,得 EG=NH=3.3 cm。原点序为 E−H−G−N,故
HG=EG−EH=3.3−1.1=2.2 cm.
也可以由 EH+HG=NG+HG 得 NG=EH=1.1 cm,再用 HG=NH−NG。两种减法都要以原点序为依据。
本题结论
HG=2.2 cm。
题目
如图, △AFB≅△AEC , ∠A=60∘ , ∠B=26∘ , 求 ∠BOC 的度数.
解析
由对应顺序,∠C=∠B=26∘。
∠BEC 是 △AEC 在 E 处的外角,故
∠BEC=60∘+26∘=86∘.
E,O,C 共线,所以 ∠BOC 又是 △BOE 在 O 处的外角:
∠BOC=86∘+26∘=112∘.
每一步都先指定小三角形,再用外角等于两个不相邻内角之和。
本题结论
∠BOC=112∘。
题目
如图,小强利用全等三角形的知识测量池塘两端 M、N 的距离,若 △PQO≅△NMO , 则只需测出 ( )

A.PO 的长
B.PQ 的长
C.MO 的长
D.MQ 的长
解析
△PQO≅△NMO 给出 P↔N、Q↔M、O↔O,所以 PQ 对应 NM。
A 中的 PO 对应 NO;C 中的 MO 对应 QO;D 中的 MQ 跨越两个图形,不是 NM 的对应边。
本题结论
选 B,测量 PQ。
| 已有条件 | 优先寻找什么 |
|---|---|
| 两边对应相等 | 第三边用于 SSS;夹角用于 SAS;确为两个直角三角形时再检查 HL |
| 两角对应相等 | 一条位置对应的边,用 ASA 或 AAS |
| 一边及其对角对应相等 | 再找一对角,考虑 AAS |
| 一边及其邻角对应相等 | 再找夹着该角的另一边,或再找适当的角 |
常见的隐藏条件来自公共边、公共角、对顶角、平行线、角平分线,以及等长线段或等角的同加同减。待证结论不属于已知条件。
下面五例各保留一种判据的完整书写,重点比较夹角、夹边和直角的位置。
题目
如图,点 E、F 在 BC 上,AB=DC,AF=DE,BE=CF ,求证 △ABF≅△DCE.

解析
原点序为 B−E−F−C。由 BE=CF,两边同加 EF,得 BF=CE。
在 △ABF 和 △DCE 中,AB=DC、AF=DE、BF=CE,所以由 SSS 得两三角形全等。
本题结论
△ABF≅△DCE。
题目
如图, 点 A、F、C、D 在一条直线上, AB∥DE , AB = DE, AF = DC, 求证 BC∥EF .
解析
AF=DC,两边同加 FC,得 AC=DF。由 AB∥DE,以 AD 为截线,得 ∠BAC=∠EDF。
AB=DE、夹角 ∠BAC=∠EDF、AC=DF,所以 △ABC≅△DEF(SAS)。于是 ∠ACB=∠DFE,这对内错角相等,故 BC∥EF。不能提前使用待证的平行关系来证明全等。
本题结论
BC∥EF。
题目
如图, 已知 D 是 AC 上一点, AB=DA , DE∥AB , ∠B=∠DAE , 求证 BC = AE.
解析
D 在 AC 上,DE∥AB,故 ∠CAB=∠ADE。
在 △ABC 和 △DAE 中,∠CAB=∠ADE、AB=DA、∠B=∠DAE。给定边分别夹在两给定角之间,所以由 ASA 全等,得对应边 BC=AE。
本题结论
BC=AE。
题目
如图,已知 DF=CE, ∠DAE=∠CBF , ∠D=∠C , 求证 △AED≅△BFC .
解析
原点序为 D−E−F−C。DF=CE,同减公共段 EF,得 DE=CF。
在 △AED 和 △BFC 中,∠DAE=∠CBF、∠D=∠C、DE=CF。DE、CF 是第一对角的对边,而不是两给定角的夹边,因此用 AAS。
本题结论
△AED≅△BFC。
题目
如图,在 △ABC 中, AB=CB,∠ABC=90∘,F 为AB延长线上一点,点E在BC上,且AE=CF.求证 △ABE≅△CBF .
解析
F 在 AB 经过 B 的延长线上,所以 ∠CBF=180∘−∠ABC=90∘;E 在 BC 上,∠ABE 也为直角。
在直角三角形 ABE、CBF 中,斜边 AE=CF,一条直角边 AB=CB,由 HL 全等。先确认两个直角,才有使用 HL 的前提。
本题结论
Rt△ABE≅Rt△CBF。
题目
(2024 山东德州)如图,C 是 AB 的中点,CD = BE,请添加一个条件:____,使 △ACD≅△CBE .
解析
C 是 AB 中点,故 AC=CB;还已知 CD=BE。对应顺序应为 A↔C、C↔B、D↔E。
可添加 AD=CE,凑齐三边,用 SSS。也可添加两已知边之间的夹角相等,即 ∠ACD=∠CBE,用 SAS。任意添加一个非夹角,并不保证足够。
本题结论
可填 AD=CE;答案不唯一。
正方形网格可以提供等长的水平、竖直边。下图红线连接的两个格点之间,横向相差3格、纵向相差1格;从两线相交的格点出发,灰线向右1格、向下3格。

分别补出水平、竖直的直角边,两小直角三角形的两条直角边分别为3格、1格,由 SAS 全等。设红线与水平线的锐夹角为 α,对应角相等使灰线与竖直线的锐夹角也是 α。灰线与水平线的另一锐角便为 90∘−α,与红线的夹角是
α+(90∘−α)=90∘.
因此两线垂直。这里用的是正方形网格;若横纵格距不同,只交换格数,不一定保持实际边长。
两组等边绕同一顶点展开时,常先从两个相等的大角中减去公共小角,得到另一对夹角。随后使用 SAS。若还要研究更小的图形,应逐层提取上一组全等给出的边角,不能直接跳到最后的对应关系。
题目
如图, AB=AC , AD=AE , ∠BAC=∠DAE . 求证: △ABD≅△ACE .

解析
原射线按 AB,AD,AC,AE 排列。
∠BAC=∠BAD+∠DAC,∠DAE=∠DAC+∠CAE.
两大角相等,同减 ∠DAC,得 ∠BAD=∠CAE。
再用 AB=AC、AD=AE,两边及夹角对应相等,故 △ABD≅△ACE(SAS)。两组等腰边本身还不够,相等的旋转角是夹角相等的来源。
本题结论
△ABD≅△ACE。
题目
如图, 已知 Rt△ABC≌Rt△ADE, ∠ABC = ∠ADE = 90°, 连接 CD、EB.
(1) 图中还有几对全等三角形?请你一一列举.
(2) 求证: CF = EF.

解析
第一种路线:先 SAS,再 AAS。
原全等给 AC=AE、AB=AD、∠CAB=∠EAD。同减 ∠DAB 得 ∠CAD=∠EAB,所以
△ACD≅△AEB(SAS).
由此 CD=EB、∠ADC=∠ABE。两大角分别减去原已知的直角,得 ∠CDF=∠EBF。再配对顶角 ∠DFC=∠BFE,用 AAS 得
△CDF≅△EBF,CF=EF.
第二种路线:连接公共斜边。
连接 AF。直角三角形 ABF、ADF 有公共斜边 AF,且 AB=AD,由 HL 全等,得 BF=DF。原 BC=DE,且 B−F−C、D−F−E 按序,故
CF=BC−BF=DE−DF=EF.
第二种方法添加了 AF,不把新加线后的三角形算进第(1)问原图的统计。
本题结论
(1)原图另外两对为 △ADC≅△ABE、△CDF≅△EBF。 (2)CF=EF。
同一条直线上出现两个垂足,又有一个直角顶角时,可以用“同角的余角相等”补角。但还必须有对应边相等,才能由 AAS 证明全等。得到对应线段后,重新按每幅图的共线点顺序写和、差。
题目
如图1, 在 △ABC 中, ∠BAC=90∘ , AB=AC , AE 是过点 A 的一条直线, 且 B 、 C 在 AE 的异侧, BD⊥AE 于 D , CE⊥AE 于 E .
(1) 求证: BD=DE+CE .
(2) 若直线 AE 绕 A 点旋转到如图 2 所示的位置 (BD<CE),保留直角、AB=AC 及两垂线条件,点的位置以本问图示为准,B,C 此时在 AE 同侧,则 BD 与 DE, CE 满足什么数量关系?并证明.
(3) 若直线 AE 绕 A 点旋转到如图 3 所示的位置 (BD>CE),保留直角、AB=AC 及两垂线条件,点的位置以本问图示为准,B,C 此时在 AE 同侧,则 BD 与 DE,CE 满足什么数量关系?请直接写出结果,不需证明.
图 1
图 2
图3
解析
三图中的垂直给 ∠ADB=∠AEC=90∘;由原 ∠BAC=90∘,结合相应角的余角关系,得 ∠ABD=∠CAE。再有 AB=CA,所以三幅非退化图中均有
△ABD≅△CAE(AAS),BD=AE,AD=CE.
图2的 BD<CE 与图3的 BD>CE,只改变两条长度的大小比较,不改变上述点序。不能据这两个不等式自行把差式改成和式。
本题结论
(1)BD=DE+CE;(2)BD=DE−CE;(3)BD=DE−CE。
中点已经提供一对等长线段。把经过中点的线段延长同样长度,再用对顶角,可形成“边、角、边”。这样能把原来分散的长度搬到同一三角形中,再用三边关系。
题目
如图, 在 △ABC 中, AB=12 , AC=8 , AD 是 BC 边上的中线, 求 AD 的取值范围.
解析
延长 AD 到 H,使 DH=AD,连接 BH。
BD=CD、DH=DA、∠BDH=∠CDA(对顶角),所以 △BDH≅△CDA(SAS),得到 BH=CA=8。
在 △ABH 中,AB=12、BH=8,且 AH=2AD,因此
12−8<2AD<12+8,
即 2<AD<10。反过来,任意满足 4<AH<20 的长度都能与 12,8 构成非退化三角形;以 AH 中点作对应构造,能恢复原三角形,所以这是完整范围,不只是必要限制。
两端等号都会使图形退化,不能把 2、10 当成可取得的最小值、最大值。
本题结论
2<AD<10。
证明一条线段等于另外两条之和,可以在长段上截出一段,证明余段等于另一段;也可以延长一条短段,证明延长后的整段等于目标长段。圆规保证截出的长度,点序保证相加,剩下的等量要用全等证明。
“长段”不能只凭图上看起来较长。若截点必须在线段内部,先证明这个位置可实现,不能拿待证和式来反过来保证作图。
题目
如图, AC∥BD , AE 、 BE 分别平分 ∠CAB 和 ∠DBA , CD 过点 E . 求证: AB=AC+BD .

解析
先说明截点的位置。 由 AC∥BD,∠CAB+∠DBA=180∘;两角分别被平分,故 ∠AEB=90∘。又 C,E,D 共线,得 ∠CEA+∠BED=90∘,所以 ∠CEA<90∘。
在射线 AB 上取 AF=AC。AE 公共,∠CAE=∠EAF,由 SAS 得 △ACE≅△AFE。于是 ∠AEF=∠CEA<∠AEB,故 EF 落在直角 AEB 内部,与射线 AB 相交的 F 在 A,B 之间。这独立保证了 AC<AB。
证法一:截长。

第一组全等给 ∠AFE=∠ACE。AC∥BD,故 ∠ACE+∠BDE=180∘;又 A,F,B 共线,∠AFE+∠EFB=180∘,所以 ∠EFB=∠BDE。
再有 ∠EBF=∠EBD、BE 公共,由 AAS 得 △EFB≅△EDB,故 FB=BD。因此
AB=AF+FB=AC+BD.
证法二:补短。 延长 AC 到 G,使 AG=AB,连接 EG。

由 AG=AB、AE 公共及 A 处半角相等,得 △AEG≅△AEB(SAS),故 EG=EB、∠AGE=∠ABE=∠EBD。
AC∥BD 给 ∠GCE=∠BDE。于是 △CEG≅△DEB(AAS),得 CG=DB。所以
AB=AG=AC+CG=AC+BD.
两种方法都经历两次全等;只证明第一组,还不足以得到目标和式。
本题结论
AB=AC+BD。
角平分线与某条线段垂直时,可把垂线段延到角的另一边所在直线。两直角、两个半角与公共边常能组成 ASA,得到垂线段两侧相等。如果目标还涉及别的线段,须再建立第二组对应关系。
题目
如图, 在 △AOB 中, OA=OB , ∠AOB=90∘ , BD 平分 ∠ABO 交 OA 于点 D , AE⊥BD 交 BD 的延长线于点 E . 求证: BD=2AE .

解析
延长 AE、BO 交于 F。∠AEB=∠FEB=90∘,BD 平分 ∠ABO,故 ∠ABE=∠FBE;BE 公共,由 ASA 得 △ABE≅△FBE。于是 AE=EF,且按 A−E−F 点序,AF=2AE。

但目标是 BD,还需证明 BD=AF。
∠BDO=∠ADE 为对顶角,∠OBD、∠FAO 分别是它们的余角,所以 ∠OBD=∠FAO。配 BO=AO 及 ∠BOD=∠AOF=90∘,由 ASA 得 △BDO≅△AFO,故 BD=AF。
最终 BD=AF=AE+EF=2AE。
本题结论
BD=2AE。
目标四边形不易直接套面积公式时,先连合适的线把它分成两块。保留其中的公共块,用全等把另一块换到相邻位置,尝试拼成面积已知的三角形。面积相等来自全等,不是仅凭示意图的大小。
题目
(2024 广东广州) 如图, 在 △ABC 中, ∠A=90∘ , AB = AC = 6, D 为边 BC 的中点, 点 E, F 分别在边 AB, AC 上, AE = CF, 则四边形 AEDF 的面积为 ( )

A.18
B. 92
C.9
D. 62
解析
连接 AD。AB=AC、BD=CD、AD 公共,先用 SSS 得 △ABD≅△ACD,所以 AD 平分 A 处直角,且 AD⊥BC。
∠DAE=45∘;△ADC 另一个锐角也为 45∘,所以 AD=CD。再配 AE=CF 与 ∠DAE=∠DCF=45∘,SAS 得 △DAE≅△DCF。
因此
SAEDF=SDAE+SDAF=SDCF+SDAF=SACD.
D 是 BC 中点,中线分成等面积两块,故
SAEDF=21SABC=21×21×6×6=9.
A 是整个 ABC 的面积;D 的数值是斜边长度,不是面积;B 也不符合面积计算。
本题结论
选 C,面积为 9。
先保留所有固定背景,再从候选条件中选出两条。没有选作已知的那条必须当作待证;若要声称任意两条都可以,应逐组检查。本例还用到等腰三角形的“等边对等角、等角对等边”,可在学过等腰三角形后回看。
题目
如图,EG∥AF。从① AB=AC、② DE=DF、③ BE=CF 中选两个作已知,剩下一个作结论,构成真命题并证明,只需写一种。
原图 E 在 AB 上,G,D 在 BC 上,F 在 AC 的延长线上,E,D,F 共线。

解析
选①②作已知,求证③。
AB=AC,所以 ∠B=∠BCA。EG∥AF,故 ∠BGE=∠BCA。于是 △BEG 中 ∠B=∠BGE,得到 BE=EG。
另一方面,∠GED=∠CFD(平行线),∠EDG=∠FDC(对顶角),又 DE=DF,所以
△DEG≅△DFC(ASA).
得 EG=CF,结合 BE=EG,最终 BE=CF。
其余选法为什么也可行? 记 x=BE、y=EG、z=CF。在固定背景下,①由平行角关系及等腰性质、判定等价于 x=y;②由上述两角关系及 ASA/AAS 等价于 y=z;③就是 x=z。三个等量关系中,任意两条推出第三条。逆选时以 EG=CF 作给定边,用 AAS,而不是仍写夹边 DE=DF 已知。
本题结论
可选①②作已知,证明③;也可选①③证明②,或选②③证明①。
顶点的物理位置与全等书写中的对应关系是两件事。先逐字配对,再计算角度,尤其要检查两个三角形共用的字母。
题目
(1)(2024山东济南)如图,已知 △ABC≅△DEC,∠A=60∘,∠B=40∘ ,则 ∠DCE 的度数为 ()

A. 40∘
B. 60∘
C. 80∘
D. 100∘
(2)(2024 四川成都)如图, △ABC≅△CDE ,若 ∠D=35∘ , ∠ACB=45∘ ,则 ∠DCE 的度数为 ____.
解析
(1)△ABC≅△DEC 中,C 对应 C。先算 ∠ACB=180∘−60∘−40∘=80∘,故 ∠DCE=80∘,选 C。40°、60°来自其他对应顶点;100°是80°的补角,不是本问内角。
(2)△ABC≅△CDE 中,原 C 对应新 E,所以 ∠CED=45∘。在 △CDE 内,∠DCE=180∘−35∘−45∘=100∘。
本题结论
(1)C,80∘;(2)100∘。
从两个等角中减去同一个角,余角相等;但若没有“同一个部分”,不能把相邻小角任意配成相等。
题目
如图所示, △ABC≅△AEF , AB=AE, ∠B=∠E ,下列结论正确 的是____.(填序号)
①AC = AF;
② ∠FAB=∠EAB;
③EF=BC;
④ ∠EAB=∠FAC.

解析
按 A↔A、B↔E、C↔F,对应边给 AC=AF、BC=EF,所以①③正确。
∠BAC=∠EAF,原图两大角都含 ∠BAF,同减得到 ∠FAC=∠EAB,所以④正确。
②将公共小角 ∠FAB 与另一个小角 ∠EAB 直接判等,没有题设依据。
本题结论
正确的是①③④。
SAS 的“夹”不能漏,AAA 缺少确定大小的边。HL 是两个直角三角形的专门判据,不代表一般的 SSA 也成立。
题目
判断下列说法,并根据所给图形说明理由。
(1)两边和其中一边的对角分别相等,两个三角形一定全等。图中 AP 公共、BP=CP、A 处角相同。
(2)三个角分别相等,两个三角形一定全等。图中对应角相等。
解析
(1)不正确。给定角不是两给定边的夹角。以 P 为圆心、PB 为半径的圆,可以在同一射线上交于不同点 B,C;两组三项条件都满足,第三边却不同。
(2)不正确。图中一个三角形是另一个的缩放,角度相同,尺寸不同。只有角相等不能保证完全重合。
本题结论
(1)(2)均不能保证全等。
看到相似的图形结构,应先列真实条件,再找判据。模型名称不是定理,也不能补上题目没有给出的等边。
题目
下面同侧、异侧示意图中,一条直线上有三个相等的角。仅凭这些角关系,能否断言相应的两个三角形全等?若要判全等,还需要怎样的条件?
解析
不能。以第一图为例,设三个标出的等角为 θ,∠CPA=φ、∠DPB=ψ。由 A,P,B 共线,
φ+θ+ψ=180∘.
于是 △APC 的 C 角为 ψ,△BDP 的 D 角为 φ,只能得到两三角形对应角相等,尚未限定大小。
若另外给出 CP=DP 等一对相应边相等,才可结合角关系用 AAS 判全等。这是额外条件,不是从三个角相等中推出来的。前面的转线例题有 AB=AC,所以它的 AAS 证明是充分的。
本题结论
角关系本身不足;还需实际给出或证明一对位置对应的边相等。