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1. 相似三角形的概念
相似三角形:三角分别
表示方法:$\triangle ABC$与$\triangle DEF$相似,记作$\triangle ABC \backsim \triangle DEF$。
注 意:(1)全等三角形是特殊的相似三角形,它的特殊性体现在相似比为1;
(2)相似三角形的定义,既可以作为相似三角形的判定,又可以作为相似三角形的性质,其性质为两个三角形相似,对应角相等,对应边成比例。
相似三角形:三角分别
相等
,三边成比例
的两个三角形叫做相似三角形。表示方法:$\triangle ABC$与$\triangle DEF$相似,记作$\triangle ABC \backsim \triangle DEF$。
注 意:(1)全等三角形是特殊的相似三角形,它的特殊性体现在相似比为1;
(2)相似三角形的定义,既可以作为相似三角形的判定,又可以作为相似三角形的性质,其性质为两个三角形相似,对应角相等,对应边成比例。
答案:
相等 成比例
2. 相似三角形的判定定理1
内 容:
注 意:在相似三角形的三个简单判定定理中,本方法所需条件较少,所以在今后涉及相似三角形的证明中使用的较多,使用时一定要注意对应角相等。
内 容:
两
角分别相等的两个三角形相似。注 意:在相似三角形的三个简单判定定理中,本方法所需条件较少,所以在今后涉及相似三角形的证明中使用的较多,使用时一定要注意对应角相等。
答案:
两
例1 [2023·重庆B卷]如图,已知$\triangle ABC \backsim \triangle EDC$,$AC:EC = 2:3$,若$AB$的长为6,则$DE$的长为(

A. 4
B. 9
C. 12
D. 13.5
B
)A. 4
B. 9
C. 12
D. 13.5
答案:
B
例2 如图,在$Rt\triangle ABC$中,$\angle ACB = 90^{\circ}$,$CD \perp AB$于点$D$。
(1)图中有哪些三角形相似?
(2)求证:$AC^{2} = AD \cdot AB$,$BC^{2} = BD \cdot BA$,$CD^{2} = AD \cdot BD$;
(3)若$AD = 2$,$DB = 8$,求$AC$,$BC$,$CD$的长;
(4)若$AC = 6$,$DB = 9$,求$AD$,$CD$,$BC$的长;
(5)求证:$AC \cdot BC = AB \cdot CD$。

(1)图中有哪些三角形相似?
$\triangle ACD \backsim \triangle ABC$,$\triangle ACD \backsim \triangle CBD$,$\triangle CBD \backsim \triangle ABC$
(2)求证:$AC^{2} = AD \cdot AB$,$BC^{2} = BD \cdot BA$,$CD^{2} = AD \cdot BD$;
略
(3)若$AD = 2$,$DB = 8$,求$AC$,$BC$,$CD$的长;
$AC = 2\sqrt{5}$,$BC = 4\sqrt{5}$,$CD = 4$
(4)若$AC = 6$,$DB = 9$,求$AD$,$CD$,$BC$的长;
$AD = 3$,$CD = 3\sqrt{3}$,$BC = 6\sqrt{3}$
(5)求证:$AC \cdot BC = AB \cdot CD$。
略
答案:
1. **(1)找出相似三角形**:
因为$\angle ACB = 90^{\circ}$,$CD\perp AB$,所以$\angle ADC=\angle ACB = 90^{\circ}$,$\angle A=\angle A$(公共角),根据两角分别相等的两个三角形相似,可得$\triangle ACD\sim\triangle ABC$。
同理,$\angle BDC=\angle ACB = 90^{\circ}$,$\angle B=\angle B$(公共角),则$\triangle BCD\sim\triangle BAC$。
又因为$\angle A+\angle B = 90^{\circ}$,$\angle B+\angle BCD = 90^{\circ}$,所以$\angle A=\angle BCD$,且$\angle ADC=\angle CDB = 90^{\circ}$,那么$\triangle ACD\sim\triangle CBD$。
综上,相似三角形有$\triangle ACD\sim\triangle ABC$,$\triangle BCD\sim\triangle BAC$,$\triangle ACD\sim\triangle CBD$。
2. **(2)证明等式**:
证明$AC^{2}=AD\cdot AB$:
解:因为$\triangle ACD\sim\triangle ABC$,根据相似三角形对应边成比例,可得$\frac{AC}{AB}=\frac{AD}{AC}$,交叉相乘得$AC^{2}=AD\cdot AB$。
证明$BC^{2}=BD\cdot BA$:
解:由于$\triangle BCD\sim\triangle BAC$,则$\frac{BC}{BA}=\frac{BD}{BC}$,交叉相乘得$BC^{2}=BD\cdot BA$。
证明$CD^{2}=AD\cdot BD$:
解:因为$\triangle ACD\sim\triangle CBD$,所以$\frac{CD}{BD}=\frac{AD}{CD}$,交叉相乘得$CD^{2}=AD\cdot BD$。
3. **(3)求$AC$,$BC$,$CD$的长**:
解:已知$AD = 2$,$DB = 8$,则$AB=AD + DB=2 + 8 = 10$。
由$AC^{2}=AD\cdot AB$,可得$AC=\sqrt{AD\cdot AB}=\sqrt{2×10}=\sqrt{20}=2\sqrt{5}$。
由$BC^{2}=BD\cdot BA$,可得$BC=\sqrt{BD\cdot BA}=\sqrt{8×10}=\sqrt{80}=4\sqrt{5}$。
由$CD^{2}=AD\cdot BD$,可得$CD=\sqrt{AD\cdot BD}=\sqrt{2×8}=\sqrt{16}=4$。
4. **(4)求$AD$,$CD$,$BC$的长**:
解:设$AD=x$,则$AB=x + 9$。
因为$AC^{2}=AD\cdot AB$,$AC = 6$,所以$6^{2}=x(x + 9)$,即$x^{2}+9x - 36 = 0$。
对于一元二次方程$ax^{2}+bx + c = 0$(这里$a = 1$,$b = 9$,$c=-36$),根据求根公式$x=\frac{-b\pm\sqrt{b^{2}-4ac}}{2a}$,可得$x=\frac{-9\pm\sqrt{9^{2}-4×1×(-36)}}{2×1}=\frac{-9\pm\sqrt{81 + 144}}{2}=\frac{-9\pm\sqrt{225}}{2}=\frac{-9\pm15}{2}$。
解得$x_{1}=3$,$x_{2}=-12$(边长不能为负舍去),所以$AD = 3$。
由$CD^{2}=AD\cdot BD$,$BD = 9$,$AD = 3$,可得$CD=\sqrt{3×9}=3\sqrt{3}$。
由$BC^{2}=BD\cdot BA$,$BA=AD + BD=3 + 9 = 12$,$BD = 9$,可得$BC=\sqrt{9×12}=\sqrt{108}=6\sqrt{3}$。
5. **(5)证明$AC\cdot BC=AB\cdot CD$**:
解:因为$S_{\triangle ABC}=\frac{1}{2}AC\cdot BC$(以$AC$,$BC$为底和高),$S_{\triangle ABC}=\frac{1}{2}AB\cdot CD$(以$AB$为底,$CD$为高)。
所以$\frac{1}{2}AC\cdot BC=\frac{1}{2}AB\cdot CD$,两边同时乘以$2$得$AC\cdot BC=AB\cdot CD$。
因为$\angle ACB = 90^{\circ}$,$CD\perp AB$,所以$\angle ADC=\angle ACB = 90^{\circ}$,$\angle A=\angle A$(公共角),根据两角分别相等的两个三角形相似,可得$\triangle ACD\sim\triangle ABC$。
同理,$\angle BDC=\angle ACB = 90^{\circ}$,$\angle B=\angle B$(公共角),则$\triangle BCD\sim\triangle BAC$。
又因为$\angle A+\angle B = 90^{\circ}$,$\angle B+\angle BCD = 90^{\circ}$,所以$\angle A=\angle BCD$,且$\angle ADC=\angle CDB = 90^{\circ}$,那么$\triangle ACD\sim\triangle CBD$。
综上,相似三角形有$\triangle ACD\sim\triangle ABC$,$\triangle BCD\sim\triangle BAC$,$\triangle ACD\sim\triangle CBD$。
2. **(2)证明等式**:
证明$AC^{2}=AD\cdot AB$:
解:因为$\triangle ACD\sim\triangle ABC$,根据相似三角形对应边成比例,可得$\frac{AC}{AB}=\frac{AD}{AC}$,交叉相乘得$AC^{2}=AD\cdot AB$。
证明$BC^{2}=BD\cdot BA$:
解:由于$\triangle BCD\sim\triangle BAC$,则$\frac{BC}{BA}=\frac{BD}{BC}$,交叉相乘得$BC^{2}=BD\cdot BA$。
证明$CD^{2}=AD\cdot BD$:
解:因为$\triangle ACD\sim\triangle CBD$,所以$\frac{CD}{BD}=\frac{AD}{CD}$,交叉相乘得$CD^{2}=AD\cdot BD$。
3. **(3)求$AC$,$BC$,$CD$的长**:
解:已知$AD = 2$,$DB = 8$,则$AB=AD + DB=2 + 8 = 10$。
由$AC^{2}=AD\cdot AB$,可得$AC=\sqrt{AD\cdot AB}=\sqrt{2×10}=\sqrt{20}=2\sqrt{5}$。
由$BC^{2}=BD\cdot BA$,可得$BC=\sqrt{BD\cdot BA}=\sqrt{8×10}=\sqrt{80}=4\sqrt{5}$。
由$CD^{2}=AD\cdot BD$,可得$CD=\sqrt{AD\cdot BD}=\sqrt{2×8}=\sqrt{16}=4$。
4. **(4)求$AD$,$CD$,$BC$的长**:
解:设$AD=x$,则$AB=x + 9$。
因为$AC^{2}=AD\cdot AB$,$AC = 6$,所以$6^{2}=x(x + 9)$,即$x^{2}+9x - 36 = 0$。
对于一元二次方程$ax^{2}+bx + c = 0$(这里$a = 1$,$b = 9$,$c=-36$),根据求根公式$x=\frac{-b\pm\sqrt{b^{2}-4ac}}{2a}$,可得$x=\frac{-9\pm\sqrt{9^{2}-4×1×(-36)}}{2×1}=\frac{-9\pm\sqrt{81 + 144}}{2}=\frac{-9\pm\sqrt{225}}{2}=\frac{-9\pm15}{2}$。
解得$x_{1}=3$,$x_{2}=-12$(边长不能为负舍去),所以$AD = 3$。
由$CD^{2}=AD\cdot BD$,$BD = 9$,$AD = 3$,可得$CD=\sqrt{3×9}=3\sqrt{3}$。
由$BC^{2}=BD\cdot BA$,$BA=AD + BD=3 + 9 = 12$,$BD = 9$,可得$BC=\sqrt{9×12}=\sqrt{108}=6\sqrt{3}$。
5. **(5)证明$AC\cdot BC=AB\cdot CD$**:
解:因为$S_{\triangle ABC}=\frac{1}{2}AC\cdot BC$(以$AC$,$BC$为底和高),$S_{\triangle ABC}=\frac{1}{2}AB\cdot CD$(以$AB$为底,$CD$为高)。
所以$\frac{1}{2}AC\cdot BC=\frac{1}{2}AB\cdot CD$,两边同时乘以$2$得$AC\cdot BC=AB\cdot CD$。
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