内容正文:
项目11 直尺与圆规的故事
探究1
运用运算法则和基本性质解决问题
1. 已知:直线l及直线l外一点P.求作:直线PQ∥l.
(1)下面是小东设计的“过直线外一点作直线l的平行线”的尺规作图过程.
作法:a.在直线l上取一点A,作射线PA,以点A为圆心,AP长为半径画弧,交PA的延长线于点B;b.在直线l上取一点C(不与点A重合),作射线BC,以点C为圆心,CB长为半径画弧,交BC的延长线于点Q;c.作直线PQ.
①根据小东设计的尺规作图过程,使用直尺和圆规,补全图形.(保留作图痕迹)
②根据小东设计的尺规作图过程,完成下面的证明.
证明:∵AB = AP ,CB = CQ ,
∴AC为△PBQ的 中位线 .
∴AC∥PQ,即PQ∥l.( 三角形中位线定理 )(填推理的依据)
AP
CQ
中位线
三角形中位线定理
(2)下面是同学们给出的不同作法,请写出每种作法判定平行的依据.
依据:① 同位角相等,两直线平行 ;
② 平行四边形的两组对边分别平行 ;
③ 菱形的两组对边分别平行(或内错角相等,两直线平行) ;
④ 内错角相等,两直线平行 .
同位角相等,两直线平行
平行四边形的两组对边分别平行
菱形的两组对边分别平行(或内错角相等,两直线平行)
内错角相等,两直线平行
解题通法
当题目给出尺规作图的步骤和作法时,要根据五种基本作图的方法,分析题目中作图语言和作图痕迹,判断作图依据.
探究2
运用几何图形推导乘法公式
2. (1)已知点P是⊙O上一点.请用尺规过点P作一条直线l,使直线l与⊙O相切,切点为P.(至少用两种方法,保留作图痕迹,不写作法)
作法1:如答图1,连接OP,过点P作OP⊥l,则l即为所求.
作法2:如答图2,连接OP,以点P为圆心,OP为半径作弧交⊙O于点A,在射线OA上取点B,使得AB = OA,作直线PB,则PB即为所求作的直线l.
思路:
作法3:如答图3,作直径AB,连接AP,BP,OP,作∠BPQ = ∠APO,则直线PQ即为所求作的直线l.
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(2)已知点P是⊙O外一点.请用尺规过点P作⊙O的一条切线.(至少用两种方法,保留作图痕迹,不写作法)
思路:
作法1:如答图4,连接OP,作OP的垂直平分线,交PO于点A;以点A为圆心,AP长为半径作弧,交⊙O于点Q,作直线PQ,则PQ即为所求.
作法2:如答图5,作射线PO,交⊙O于点M,N.作等腰三角形APO,使AP = OP,OA = MN,AO交⊙O于点B,作直线PB,则PB即为所求.
(2)已知点P是⊙O外一点.请用尺规过点P作⊙O的一条切线.(至少用两种方法,保留作图痕迹,不写作法)
作法3:如答图6,连接OP交⊙O于点A,过点A作OP的垂线,交以O为圆心,OP长为半径的弧于点B,连接OB交⊙O于点M,作直线PM,则PM即为所求.
(2)已知点P是⊙O外一点.请用尺规过点P作⊙O的一条切线.(至少用两种方法,保留作图痕迹,不写作法)
解题通法
过一点P作⊙O的切线的本质是作垂线.
常用到的依据有:①线段的垂直平分线垂直且平分线段;
②直角三角形中,斜边上的中线等于斜边的一半;
③直角三角形中,30°角所对的直角边是斜边的一半;
④等腰三角形“三线合一”的性质;
⑤直径所对的圆周角等于90°.
探究3
算理的灵活运用及拓展
3. 已知四边形ABCD是矩形,按要求完成下列作图.(尺规作图,保留作图痕迹,不写作法)
(1)如图1,在线段BC上求作点E,使得∠AEB = ∠AED.
思路:
如答图1,以点D为圆心,DA长为半径作弧,交BC于点E,连接AE,点E即为所求.
(2)如图2,BD是矩形ABCD的对角线.求作⊙A,使得⊙A与BD相切.
思路:
如答图2,以点A为圆心,AB长为半径作弧,交BD于点M,作BM的垂直平分线,交BD于点N,以A为圆心,AN为半径作圆,⊙A即为所求.
(3)如图3,点E为矩形ABCD边BC上一点,⊙O是△ABE的外接圆,与AD交于点F.在CD上求作点G,使△ABE ∽ △FDG.
思路:
如答图3,作∠DFG = ∠BAE,与CD交于点G,点G即为所求.
解题通法
①先根据条件画出草图;
②通过推理得出需要尺规作的图.
常见的有:
作线段等于已知线段;
过直线外一点作已知直线的垂线;
作角等于已知角;
作线段的垂直平分线等.
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迁移进阶
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1. 如图,在Rt△ABC中,∠ABC = 90°,D是斜边AC上一点,在射线BD上作一点E,使∠BEC = ∠A.(尺规作图,不写作法,保留作图痕迹)
解:作法1:如答图1所示,点E即为所求.
作法2:如答图2所示,点E即为