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线段(双中点)

C可以在线段AB内,也可以跑到AB的延长线上,但MN之间的距离始终只由AB决定。这个看似“会变”的图形,为什么藏着一个不变量?点 C 可以在线段 AB 内,也可以跑到 AB 的延长线上,但 M、N 之间的距离始终只由 AB 决定。这个看似“会变”的图形,为什么藏着一个不变量?

线段(双中点):模型总览图

这个模型是什么?

在线段ACBC上分别取中点MN,且两条线段共用端点C,就得到“线段双中点模型”。它的核心发现是:不必先分别求出MCCN,只要确认MN是对应线段的中点,就能立刻把MN转化为AB的一半。在线段 AC、BC 上分别取中点 M、N,且两条线段共用端点 C,就得到“线段双中点模型”。它的核心发现是:不必先分别求出 MC、CN,只要确认 M、N 是对应线段的中点,就能立刻把 MN 转化为 AB 的一半。

为什么叫“双中点”?

这里有两个关键的中点:MAC的中点,NBC的中点;它们都围绕公共端点C出现。名称不需要死记,把它拆开就很好理解:双表示有两个,中点表示两条线段各取了一个中点。这里有两个关键的中点:M 是 AC 的中点,N 是 BC 的中点;它们都围绕公共端点 C 出现。名称不需要死记,把它拆开就很好理解:双表示有两个,中点表示两条线段各取了一个中点。

它有什么用?

这类结构常藏在“中点”“线段长度”“点在延长线”“数轴动点”等题目里。它能把看起来零散的两段长度合并成一个固定结论:MN=12AB所以,遇到点C移动、题图位置变化,甚至不告诉C的具体位置时,也不必慌着逐段计算;先找两个中点,往往就能把复杂图形压缩成一条简单的线段关系。\begin{aligned} 这类结构常藏在“中点”“线段长度”“点在延长线”“数轴动点”等题目里。它能把看起来零散的两段长度合并成一个固定结论:\\ \boxed{MN=\dfrac{1}{2}AB}\\ 所以,遇到点 C 移动、题图位置变化,甚至不告诉 C 的具体位置时,也不必慌着逐段计算;先找两个中点,往往就能把复杂图形压缩成一条简单的线段关系。 \end{aligned}

模型讲解

[知识点] 线段(双中点)

先观察图形

下面再次放出模型图。做题时,先看点的排列,再核对两组等长符号;这比急着套结论更稳。

线段(双中点):模型结构图

图中有两种位置关系:

  1. C在线段AB内;点 C 在线段 AB 内;

  2. C在线段AB外。点 C 在线段 AB 外。

虽然点的排列顺序不同,但两幅图都具备三个共同条件:

  1. ABC在同一直线上;A、B、C 在同一直线上;

  2. MAC的中点;M 是 AC 的中点;

  3. NBC的中点。N 是 BC 的中点。

看到“同一个点C、两条线段ACBC、分别取中点”,就要想到双中点模型。看到“同一个点 C、两条线段 AC 和 BC、分别取中点”,就要想到双中点模型。

大胆猜想

让点C沿直线移动,MN也会跟着移动,但线段MN的长度始终满足MN=12AB换句话说,C的位置会改变图形外观,却不会改变MNAB的数量关系。为什么成立C在线段AB内时,点的顺序为AMCNB。由中点定义,MC=12ACCN=12CB因此MN=MC+CN=12AC+12CB=12(AC+CB)=12ABC在线段AB外时,MN位于C的同一侧,此时把“线段和”换成“线段差”:MN=MCNC=12ACBC=12AB\begin{aligned} 让点 C 沿直线移动,M、N 也会跟着移动,但线段 MN 的长度始终满足\\ \boxed{MN=\dfrac{1}{2}AB}\\ 换句话说,C 的位置会改变图形外观,却不会改变 MN 与 AB 的数量关系。\\ 为什么成立\\ 当 C 在线段 AB 内时,点的顺序为 A、M、C、N、B。由中点定义,\\ MC=\dfrac{1}{2}AC,\qquad CN=\dfrac{1}{2}CB\\ 因此\\ MN=MC+CN =\dfrac{1}{2}AC+\dfrac{1}{2}CB =\dfrac{1}{2}(AC+CB) =\dfrac{1}{2}AB\\ 当 C 在线段 AB 外时,M、N 位于 C 的同一侧,此时把“线段和”换成“线段差”:\\ MN=\left|MC-NC\right| =\dfrac{1}{2}\left|AC-BC\right| =\dfrac{1}{2}AB \end{aligned}

[!tip] C 在里面用“和”,C 在外面用“差”;无论位置怎样变化,最后都得到 AB 的一半。

更快的统一理解

把直线看成数轴。设ABC对应的数分别为abc,则两个中点对应的数为xM=a+c2xN=b+c2于是MN=xMxN=a+c2b+c2=12ab=12AB这里的c在相减时恰好消失,这正是MN不受点C位置影响的原因。\begin{aligned} 把直线看成数轴。设 A、B、C 对应的数分别为 a、b、c,则两个中点对应的数为\\ x_M=\dfrac{a+c}{2},\qquad x_N=\dfrac{b+c}{2}\\ 于是\\ MN=\left|x_M-x_N\right| =\left|\dfrac{a+c}{2}-\dfrac{b+c}{2}\right| =\dfrac{1}{2}|a-b| =\dfrac{1}{2}AB\\ 这里的 c 在相减时恰好消失,这正是 MN 不受点 C 位置影响的原因。 \end{aligned}

例题示范

线段(双中点):例题图

已知ACB依次在同一直线上,AC=6CB=10MN分别是ACBC的中点,求MN已知 A、C、B 依次在同一直线上,AC=6,CB=10,M、N 分别是 AC、BC 的中点,求 MN。

先判断模型

两条含有公共端点C的线段ACBC分别出现中点MN,符合双中点模型。两条含有公共端点 C 的线段 AC、BC 分别出现中点 M、N,符合双中点模型。

方法一:从中点出发

由中点定义,MC=12AC=3CN=12CB=5因为MCN依次在同一直线上,所以MN=MC+CN=3+5=8\begin{aligned} 由中点定义,\\ MC=\dfrac{1}{2}AC=3,\qquad CN=\dfrac{1}{2}CB=5\\ 因为 M、C、N 依次在同一直线上,所以\\ MN=MC+CN=3+5=8 \end{aligned}

方法二:直接使用模型结论

AB=AC+CB=6+10=16所以MN=12AB=8答:MN的长度为8\begin{aligned} AB=AC+CB=6+10=16\\ 所以\\ MN=\dfrac{1}{2}AB=8\\ 答:MN 的长度为 8。 \end{aligned}

[!tip] 已知ACCB时,两种方法都很快;如果题目反复改变C的位置,数轴法更容易统一处理。已知 AC、CB 时,两种方法都很快;如果题目反复改变 C 的位置,数轴法更容易统一处理。

牛刀小试

线段(双中点):练习图

1.ACB依次在同一直线上,AC=12CB=7MN分别是ACBC的中点,求MN2.AB在数轴上对应的数分别为59,点C在数轴上任意移动,MN分别是ACBC的中点。MN的长度会随C的移动而改变吗?请说明理由。3.已知MN分别是ACBC的中点,且MN=9,求AB的长度。\begin{aligned} 1. A、C、B 依次在同一直线上,AC=12,CB=7,M、N 分别是 AC、BC 的中点,求 MN。\\ 2.点 A、B 在数轴上对应的数分别为 -5、9,点 C 在数轴上任意移动,M、N 分别是 AC、BC 的中点。MN 的长度会随 C 的移动而改变吗?请说明理由。\\ 3.已知 M、N 分别是 AC、BC 的中点,且 MN=9,求 AB 的长度。 \end{aligned}

易错提醒

MAC的中点,NBC的中点,不能把它们误认为AB的中点。C在线段AB内时使用线段和;C在线段AB外时通常使用线段差。线段长度不能是负数,写差时要结合点的顺序,或直接使用绝对值。结论是MN=12AB,不是MN=12AC,也不是MN=12BC\begin{aligned} M 是 AC 的中点,N 是 BC 的中点,不能把它们误认为 AB 的中点。\\ C 在线段 AB 内时使用线段和;C 在线段 AB 外时通常使用线段差。\\ 线段长度不能是负数,写差时要结合点的顺序,或直接使用绝对值。 结论是 MN=\dfrac{1}{2}AB,不是 MN=\dfrac{1}{2}AC,也不是 MN=\dfrac{1}{2}BC。 \end{aligned}