在初中几何中,全等三角形的证明是极为重要的基础内容。通过比较两个三角形的边或角是否相等,可以判断它们的形状是否完全相同,即是否全等。证明的核心方法是通过平移、旋转或翻转将一个三角形与另一个三角形重合。
通常情况下,判断两个三角形全等需要满足三个条件。那么,这三个条件具体是什么呢?我们用A表示角(Angle),用S表示边(Side)。
AAA(角角角)条件是不成立的。由于三角形的内角和必定为180°,如果三个角对应相等,实际上就是两个三角形的形状相似,而不一定全等。因为三角形的三个角保持不变时,可以通过缩放改变其边的长度。也就是说,AAA只能证明两三角形是相似的,而非全等。
相比之下,SSS(边边边)条件却能证明两三角形全等。三角形与四边形不同,具有更高的稳定性。比如,如果用三根木条连接成三角形,这个形状是固定的,无法改变。如果用四根木条钉成四边形,就可以拉动四边形,改变其形状。
如果已知两个角相等,还需要有一条边相等才能证明全等。这条边可以夹在两个角之间,形成ASA(角边角)条件;或者,这条边是其中一个角的对边,这种情况下就是AAS(角角边)条件。这两种情况都能够证明全等。实际上,只要两个角和一条边相等,就可以证明两个三角形全等。
如果题目中给定了一个边和一个角相等,为了进一步证明全等,通常可以添加另一个角相等的条件,这样是绝对可靠的。
那么,若给定的是两个边和一个角相等呢?这种情况下也有两种可能:一种是这个角夹在两条边之间,也就是说这两条边是角的邻边,这时是SAS(边角边)条件;另一种是角是其中一条边的对角,即SSA(边边角)条件。
SAS条件可以证明全等,但SSA条件却不能。这是一个考试中常常考察的知识点。
通过作图我们可以直观地理解这一点。在图1中,三角形△ABD与△ABC满足∠B=∠B、AB=AB、AD=AC,但这两个三角形显然并不是全等的。问题在于,虽然∠B对应相等,并且有一对相等的边,但在射线BC上,点D和点C可能会落在不同的位置。
如果题目中给出了一个边和一个角相等,并且这个角的边是角的邻边,要证明全等时,必须再添加另一个邻边的条件,而不应添加角的对边。
证明全等三角形的方法有四种:SSS、SAS、AAS、ASA。
对于直角三角形,以上四种方法依然适用,因为直角本身可以作为一个角的条件。但为何直角三角形会单独提出HL(直角边和斜边对应相等)呢?
这个问题的答案在于,直角三角形的条件类似于SSA(边边角)条件。直角和斜边的对边组合形成的三角形,实际上符合SSA的形式。在图1中,如果∠B为直角,且以点A为圆心,斜边长度为半径画圆,圆上的两个点将对称地分布在直线AB的两侧。这样,得到的两个直角三角形将是全等的。
从另一个角度理解,直角三角形的三边满足勾股定理,知道任意两边的长度,第三边就能确定。SSS、SAS和SSA条件对于直角三角形的全等证明都是适用的。
针对直角三角形的证明,除了常规的SSS、SAS(直角边)、AAS、ASA四种方法外,HL(直角边和斜边相等)也是一种独特的证明方法。