内容正文:
第15章 轴对称
15.1.2 线段的垂直平分线
第1课时 线段垂直平分线的性质与判定
【素养目标】
1. 探索并证明线段的垂直平分线的性质定理和判定定理。 (重点)
2. 能运用线段的垂直平分线的性质及判定解题。 (难点)
【情境导入】
某学校为了方便学生生活,计划在三栋宿舍楼、、之间修建一个食堂,试问该食堂应建于何处,才能使得它到宿舍楼的距离相等?
在三栋宿舍楼 之间修建一个食堂,试问该食堂应建于何处,才能使得它到宿舍楼的距离相等?
数学建模:在 中,如何找到一点 使得它到三角形三个顶点距离相等?
【合作探究】
探究点一: 线段的垂直平分线的性质
操作探究:如图,直线 垂直平分线段 , ,是 上的点,分别量一量点 到点 与点 的距离。
问题1: 观察量得的数据, 你有什么发现?
问题2: 如果把问题 1 中的线段 沿直线 对折, 线段 与 、线段 与 、线段 与 ……都重合吗?它们都分别相等吗?
【知识要点】
线段垂直平分线的性质:
线段垂直平分线上的点与这条线段两个端点的距离______.
几何表达: 如果 ,
那么对 上任意一点 ,有 .
问题3:上面的性质,可以利用判定两个三角形全等的方法进行证明。 请你完成下面的证明。
如图,直线 ,垂足为点 ,点 在 上。 求证 .
例1 如图,在 中,边 的垂直平分线 交 于点 ,连接 ,
若 , 则 的周长是__________.
探究点二: 线段的垂直平分线的判定
思考: 在前面的探究中, 我们得知线段垂直平分线上的点与这条线段两个端点的距离相等。 反过来,与线段两个端点距离相等的点,是否一定在这条线段的垂直平分线上呢?
探究: 如图, . 点 是否在线段 的垂直平分线上呢?
问题1: 过点 的直线有无数条,如果我们要说明点 在 的垂直平分线上,我们可以先选定一条怎样的直线进行说明? 怎样说明?
问题2: 如图,已知点 是线段 外一点连接 , ,
求证: 点 在线段 的垂直平分线上。
线段垂直平分线的判定:
与线段两个端点的距离_______的点在这条线段的________上。
几何表达: 如果点 满足 , 那么过点 并交 于点 ,
有 .
直线 可看成与两点 、 的距离相等的所有点的集合。
例2 某学校为了方便学生生活,计划在三个宿舍楼 、 、 之间修建一个食堂,试问该食堂应建于何处,才能使得它到宿舍楼的距离相等? 证一证。
【针对训练】
1. 如图,已知 , 求证: 点 在 的垂直平分线上。
探究点三:原命题和逆命题
讨论: 关于探究点一和探究点二中的两个命题, 它们的题设和结论有什么关系?回忆我们学过的知识, 能说出其他具有类似关系的命题吗?
探究一:线段垂直平分线上的点与这条线段两个端点的距离相等。
探究二:与线段两个端点距离相等的点在这条线段的垂直平分线上。
互逆命题
两个命题的题设和结论正好相反,我们把具有这种关系的两个命题叫作互逆命题。 如果把其中一个叫作原命题, 那么另一个叫作它的逆命题。
思考: 如果原命题成立, 它的逆命题一定成立吗?
例2 判断下列命题及其逆命题是否成立。
(1) 对顶角相等。
(2) 内错角相等,两直线平行。
(3) 若 ,则 .
总结:一个定理的逆命题经过证明是真命题,那么它是一个定理。 这两个定理叫作互逆定理。 其中一个定理叫作另一个定理的逆定理。
当堂反馈
1. 如图,在 中, 的垂直平分线交 于点 . 已知 ,则线段 的长度为 ( )
A. 8 B. 7 C. 6 D. 5
第1题图 第2题图 第3题图
2. 如图,在 中, , 是 上一点, 是 上一点,且 ,若 ,则 的长为 ( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
3. 如图所示的仪器中, . 小州把这个仪器放在直线 上,使点 落在直线 上,作直线 ,则 ,其中蕴含的道理是___________________________________________________.
4. 命题 “两直线平行,内错角相等” 的逆命题是___________________________,
它是 _____ (填“真”或“假”)命题。
5. 求证: 三角形三条边的垂直平分线相交于一点, 并且这一点到三个顶点的距离相等。请把下面的说理过程补充完整。
已知: 如图,在 中,分别作边 的垂直平分线,两线相交于点 ,分别交边 , 于点 , .
求证: 的垂直平分线相交于点 , .
证明: 连接 .
点 是 边垂直平线上的一点,
______.
同理可得 ________ . .
点 是__________边垂直平线上的一点。
的垂直平分线相交于点 .
参考答案
探究点一: 线段的垂直平分线的性质
问题1:
问题2: 都重合, 都分别相等。
【知识要点】 相等。
问题3: 证明: ,
例1 解 是 的垂直平分线, .而 ,
.
探究点二: 线段的垂直平分线的判定
问题1: 可以先过点 作一条与 垂直的直线,再说明这条直线平分线段 .先过点 作 ,垂足为 ,再说明 .
问题2: 证明: 过点 作 的垂线 ,垂足为点 . 则 . 在 Rt 和 Rt 中, , . . 又 , 点 在线段 的垂直平分线上。
线段垂直平分线的判定: 相等 垂直平分线
例2 解: 连接 ,食堂应该建在线段 的垂直平分线的交点上,理由如下: 点 在线段 的垂直平分线 上, . 同理, . .
【针对训练】
证明: , 垂直平分 . . , .
点 在 的垂直平分线上。
探究点三:原命题和逆命题
讨论: 这两个命题的题设和结论正好相反,类似关系的命题有角平分线的性质和判定。
思考: 不一定, 原命题和逆命题是否成立没有直接关系。
例2 判断下列命题及其逆命题是否成立。
(1) 原命题成立, 逆命题不成立
(2) 原命题成立, 逆命题成立
(3) 原命题不成立,逆命题不成立
当堂反馈
1. D 2. B
3. 与线段两个端点距离相等的点在这条线段的垂直平分线上
4. 内错角相等,两直线平行 真。
5.
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