【典型例题1】如图,已知$AC // BD$,$AE$,$BE$分别平分$∠ CAB$和$∠ DBA$,$CD$过点$E$.求证:$AB=AC+BD$.
思路导引 线段$AC$,$BD$与$AB$不在同一个三角形内,而且也不能直接找到联系三者的桥梁(如全等),因此可以考虑通过添加辅助线来构造联系三者的桥梁.通过截长(补短)法求证三者之间的关系.
【证明】(方法1:截长法)如图,在线段$AB$上截取$AF=AC$,连接$EF$.因为$AE$,$BE$分别平分$∠ CAB$和$∠ DBA$,所以$∠ 1=∠ 2$,$∠ 3=∠ 4$.


在$△ ACE$和$△ AFE$中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠ 1=∠ 2, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以$△ ACE ≌ △ AFE(\mathrm{SAS})$,
所以$∠ 5=∠ C$.
因为$AC // BD$,所以$∠ C+∠ D=180°$.
又因为$∠ 5+∠ 6=180°$,所以$∠ 6=∠ D$.
在$△ EFB$和$△ EDB$中,$\begin{cases} ∠ 6=∠ D, \\ ∠ 3=∠ 4, \\ BE=BE, \end{cases}$
所以$△ EFB ≌ △ EDB(\mathrm{AAS})$,
所以$BF=BD$,
所以$AB=AF+FB=AC+BD$,
所以$AB=AC+BD$.
(方法2:补短法)如图,延长$AC$至点$F$,使$AF=AB$,连接$EF$.

因为$AE$,$BE$分别平分$∠ CAB$和$∠ DBA$,所以$∠ 1=∠ 2$,$∠ 3=∠ 4$.
在$△ AEF$和$△ AEB$中,$\begin{cases} AF=AB, \\ ∠ 1=∠ 2, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以$△ AEF ≌ △ AEB(\mathrm{SAS})$,
所以$EF=EB$,$∠ F=∠ 3$.
又因为$∠ 3=∠ 4$,
所以$∠ F=∠ 4$.
因为$AC // BD$,
所以$∠ FCE=∠ D$.
在$△ CEF$和$△ DEB$中,$\begin{cases} ∠ FCE=∠ D, \\ ∠ F=∠ 4, \\ EF=EB, \end{cases}$
所以$△ CEF ≌ △ DEB(\mathrm{AAS})$,
所以$FC=BD$.
因为$AB=AF=AC+FC$,
所以$AB=AC+BD$.

规律方法 线段的截长补短法就是在解决问题时,先在长线段上截取和短线段相等的线段,或者把短线段补成与长线段相等的线段,再证明结论的一种辅助线的添加方法.一般在以下几种情况下用截长补短法证题:
(1)当已知或求证中有一条线段大于另一条线段时;
(2)当已知或求证中涉及线段的和(或差)等于另一条(或几条)线段的和(或差)时.
思路导引 线段$AC$,$BD$与$AB$不在同一个三角形内,而且也不能直接找到联系三者的桥梁(如全等),因此可以考虑通过添加辅助线来构造联系三者的桥梁.通过截长(补短)法求证三者之间的关系.
【证明】(方法1:截长法)如图,在线段$AB$上截取$AF=AC$,连接$EF$.因为$AE$,$BE$分别平分$∠ CAB$和$∠ DBA$,所以$∠ 1=∠ 2$,$∠ 3=∠ 4$.
在$△ ACE$和$△ AFE$中,$\begin{cases} AC=AF, \\ ∠ 1=∠ 2, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以$△ ACE ≌ △ AFE(\mathrm{SAS})$,
所以$∠ 5=∠ C$.
因为$AC // BD$,所以$∠ C+∠ D=180°$.
又因为$∠ 5+∠ 6=180°$,所以$∠ 6=∠ D$.
在$△ EFB$和$△ EDB$中,$\begin{cases} ∠ 6=∠ D, \\ ∠ 3=∠ 4, \\ BE=BE, \end{cases}$
所以$△ EFB ≌ △ EDB(\mathrm{AAS})$,
所以$BF=BD$,
所以$AB=AF+FB=AC+BD$,
所以$AB=AC+BD$.
(方法2:补短法)如图,延长$AC$至点$F$,使$AF=AB$,连接$EF$.
因为$AE$,$BE$分别平分$∠ CAB$和$∠ DBA$,所以$∠ 1=∠ 2$,$∠ 3=∠ 4$.
在$△ AEF$和$△ AEB$中,$\begin{cases} AF=AB, \\ ∠ 1=∠ 2, \\ AE=AE, \end{cases}$
所以$△ AEF ≌ △ AEB(\mathrm{SAS})$,
所以$EF=EB$,$∠ F=∠ 3$.
又因为$∠ 3=∠ 4$,
所以$∠ F=∠ 4$.
因为$AC // BD$,
所以$∠ FCE=∠ D$.
在$△ CEF$和$△ DEB$中,$\begin{cases} ∠ FCE=∠ D, \\ ∠ F=∠ 4, \\ EF=EB, \end{cases}$
所以$△ CEF ≌ △ DEB(\mathrm{AAS})$,
所以$FC=BD$.
因为$AB=AF=AC+FC$,
所以$AB=AC+BD$.
规律方法 线段的截长补短法就是在解决问题时,先在长线段上截取和短线段相等的线段,或者把短线段补成与长线段相等的线段,再证明结论的一种辅助线的添加方法.一般在以下几种情况下用截长补短法证题:
(1)当已知或求证中有一条线段大于另一条线段时;
(2)当已知或求证中涉及线段的和(或差)等于另一条(或几条)线段的和(或差)时.
答案
证明:(方法1:截长法)
在线段$AB$上截取$AF=AC$,连接$EF$。
因为$AE$,$BE$分别平分$∠ CAB$和$∠ DBA$,
所以$∠ 1=∠ 2$,$∠ 3=∠ 4$。
在$△ ACE$和$△ AFE$中,
$\begin{cases}AC=AF, \\∠ 1=∠ 2, \\AE=AE,\end{cases}$
所以$△ ACE ≌ △ AFE(\mathrm{SAS})$,
所以$∠ 5=∠ C$。
因为$AC // BD$,
所以$∠ C + ∠ D=180°$。
又因为$∠ 5 + ∠ 6=180°$,
所以$∠ 6=∠ D$。
在$△ EFB$和$△ EDB$中,
$\begin{cases}∠ 6=∠ D, \\∠ 3=∠ 4, \\BE=BE,\end{cases}$
所以$△ EFB ≌ △ EDB(\mathrm{AAS})$,
所以$BF=BD$。
因为$AB=AF+FB$,
所以$AB=AC+BD$。
在线段$AB$上截取$AF=AC$,连接$EF$。
因为$AE$,$BE$分别平分$∠ CAB$和$∠ DBA$,
所以$∠ 1=∠ 2$,$∠ 3=∠ 4$。
在$△ ACE$和$△ AFE$中,
$\begin{cases}AC=AF, \\∠ 1=∠ 2, \\AE=AE,\end{cases}$
所以$△ ACE ≌ △ AFE(\mathrm{SAS})$,
所以$∠ 5=∠ C$。
因为$AC // BD$,
所以$∠ C + ∠ D=180°$。
又因为$∠ 5 + ∠ 6=180°$,
所以$∠ 6=∠ D$。
在$△ EFB$和$△ EDB$中,
$\begin{cases}∠ 6=∠ D, \\∠ 3=∠ 4, \\BE=BE,\end{cases}$
所以$△ EFB ≌ △ EDB(\mathrm{AAS})$,
所以$BF=BD$。
因为$AB=AF+FB$,
所以$AB=AC+BD$。
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