内容正文:
21.6 菱形
(第一课时)
第二十一章
四边形
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学 习 目 标
1
2
3
理解菱形的定义,掌握菱形的性质定理(四条边相等、对角线互相垂直且平分一组对角),能运用性质进行计算与证明
经历菱形性质的探究、猜想与证明过程,体会类比、转化、数形结合的数学思想,提升逻辑推理与几何分析能力
在动手操作与合作探究中感受菱形的对称性与数学美,培养严谨的几何思维,体会菱形在生活中的应用价值
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情景导入
铁丝网
衣帽架
欣赏下面图片,图片中框出的图形是你熟悉的吗?
伸缩门
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全品初中
新知探究
菱形的定义
我们把有一组邻边相等的平行四边形叫作菱形
菱形是中心对称图形,也是轴对称图形
平行四边形
菱形
有一组邻边相等
菱形是一种特殊的平行四边形,那么除了平行四边形的性质,菱形还有哪些独特的性质呢?
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新知探究
探究活动一
如图,将一张菱形纸片ABCD按图示方法折叠后,再展开.
对折
再对折
展开
A
B
C
D
A(C)
B
D
A(C)
O
B(D)
A
B
C
D
O
思考问题
两条折痕的交点 O 是菱形的对称中心吗?
菱形是轴对称图形吗?有几条对称轴?分别是哪些直线?
通过折叠我们可以发现,菱形是中心对称图形,对称中心是对角线的交点 O;同时它也是轴对称图形,有 2 条对称轴,分别是两条对角线所在的直线,即图中直线AC,BD。
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新知探究
探究活动二
如图,四边形ABCD 是菱形,
通过观察与测量,回答下列问题.
(1)菱形的四条边有怎样的数量关系?
(2)菱形的两条对角线有怎样的位置关系?
(3)对角线与对角有什么关系?
通过观察和测量,我们发现:
菱形的四条边相等;
两条对角线互相垂直,且每条对角线平分一组对角
这些性质应该如何用数学定理严谨证明
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获取新知
观察与思考
发现:上面的图形皆是平行四边形,且有一组邻边相等
邻边相等
平行四边形
菱形
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菱形的引入也是基于平行四边形上的改造,类似于矩形,所以也是一般到特殊的过程,是共性与个性的细化,学生要弄清两者之间的关系
7
有一组邻边相等的平行四边形叫做菱形.
A
D
C
B
∵四边形ABCD是平行四边形,
AB=BC,
∴四边形ABCD是菱形.
菱形的定义:
几何语言:
归纳小结
注意:菱形的定义既是菱形的基本性质,也是菱形的判定方法
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观察下列将一个菱形纸片ABCD折叠再展开的过程,回答下列问题.
A
B
C
D
对折
C
A
B
D
(C)
再对折
B
(C)
A
D
(B)
O
展开
问题1 :菱形ABCD是中心对称图形吗?如果是,它的对称中心是什么?
A
B
C
D
O
活动1 探究菱形的对称性
问题2 :菱形ABCD是轴对称图形吗?如果是,它有几条对称轴?都是哪些直线?
是,对称中心是点O
是,有2条对称轴,直线AC和直线BD
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1.菱形是中心对称图形,对称中心是对角线的交点.
2.菱形是轴对称图形,一共有2条对称轴.这2条对称轴是菱形对角线所在的直线.
A
B
C
D
O
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新知探究
已知:如图,四边形ABCD 是菱形,AB=AD.
求证:(1)AB=BC=CD=DA.
(2)AC⊥DB.
(3)∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD,
∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA
证明:(1) 四边形ABCD 是菱形,
AB=CD,AD=CB.
又 AB=AD,
AB=BC=CD=DA.
菱形的性质一:
菱形四条边相等
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新知探究
已知:如图,四边形ABCD 是菱形,AB=AD.
求证:(1)AB=BC=CD=DA.
(2)AC⊥DB.
(3)∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD,
∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA
证明:(2)在△ADO 和△CDO 中
DA=DC,DO=DO,AO=CO
△ADO△CDO
∠AOD=∠COD
又 ∠AOD+∠COD=180°
∠AOD=∠COD=90°
AC⊥DB
菱形的性质二:
菱形对角线互相垂直
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新知探究
已知:如图,四边形ABCD 是菱形,AB=AD.
求证:(1)AB=BC=CD=DA.
(2)AC⊥DB.
(3)∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD,
∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA
证明:(3) △ADO△CDO,
∠ADB=∠CDB,∠DAC=∠DCA.
AB//CD,AD//CB,
∠ADB=∠CBD,∠CDB=∠ABD,
∠DAC=∠BCA,∠DCA=∠BAC.
∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD,
∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA.
菱形的性质三:
菱形每条对角线平分一组对角
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一起探究
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菱形是轴对称图形,两条对角线所在直线都是它的对称轴.
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问题3 菱形的四条边在数量上有什么关系?
发现:菱形的四条边都相等.
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第二级
第三级
第四级
第五级
问题4 根据上面折叠过程,菱形的两条对角线有什么性质?
发现:菱形的两条对角线互相垂直,并且每一条对角线平分一组对角.
能证明你的
猜想吗?
发现:是,两条对角线所在直线都是它的对称轴.
问题1 菱形是中心对称图形吗? 如果是,指出它的对称中心.
发现:菱形是中心对称图形,两条对角线的交点为它的对称中心.
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问题1 :菱形的四条边在数量上有什么关系?
菱形的四条边都相等.
问题2 :菱形的两条对角线有怎样的位置关系?
菱形的两条对角线互相垂直,并且每一条对角线平分一组对角.
如图,四边形ABCD是菱形.通过测量回答下列问题.
A
B
C
D
O
活动2 探究菱形的性质
如何用数学的方式进行验证呢?
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新知探究
菱形的性质定理
菱形的四条边相等
几何语言:
如图,四边形ABCD是菱形
AB=BC=CD=AD
注意事项:
菱形是特殊的平行四边形,平行四边形仅 “对边相等”,而菱形在此基础上额外满足 “邻边相等”,因此推出 “四条边都相等”.解题时,可由 “菱形” 直接得出 “四条边相等”,无需再证明对边相等.
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新知探究
菱形的性质定理
菱形的两条对角线互相垂直,且每条对角线平分一组对角.
几何语言:
如图,四边形ABCD是菱形
AC⊥BD
∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD,
∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA.
注意事项:
性质包含两部分:
① 对角线互相垂直(得到直角,可用于勾股定理计算边长);
② 每条对角线平分一组对角(可用于角的等量代换、证明等腰三角形 / 角平分线)
两者都是菱形特有的,平行四边形不具备
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菱形的性质:
1、菱形的四条边都相等;
2、菱形的对角线互相垂直;
3、菱形的每条对角线平分一组对角
发现
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已知:如图,在菱形ABCD中,AB=AD.
求证:(1)AB = BC = CD =AD;
(2)AC⊥BD;
(3) ∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD
∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA.
A
B
C
O
D
证明:(1)∵四边形ABCD是菱形,
∴AB = CD,AD = BC.
又∵AB=AD,
∴AB = BC = CD =AD.
验证
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A
B
C
O
D
(2)∵AB = AD,
∴△ABD是等腰三角形.
又∵四边形ABCD是菱形,
∴OB = OD .
在等腰三角形ABD中,
∵OB = OD,
∴AO⊥BD,即AC⊥BD.
等腰三角形的“三线合一”是中学及其重要的综合性结论
(3)由(2)可知∠DAC=∠BAC.
同理可证∠DCA=∠BCA,
∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD.
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已知:如图,四边形ABCD是菱形,AB=AD.
求证:(1)AB=BC=CD=DA.
(2)AC⊥DB.
(3)∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD,∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA.
证明: (1)∵四边形ABCD是菱形,∴AB=CD,AD=CB.
又∵AB=AD,
∴AB=BC=CD=DA.
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(2)在△ADO和△CDO中,
∵DA=DC,DO=DO,AO=CO,
∴△ADO△CDO.
∴∠AOD=∠COD.
∵∠AOD+∠COD=180°,∴∠AOD=∠COD=90°.
∴AC⊥DB.
已知:如图,四边形ABCD是菱形,AB=AD.
求证:(1)AB=BC=CD=DA.
(2)AC⊥DB.
(3)∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD,∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA.
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(3)∵△ADO△CDO,
∴∠ADB=∠CDB,∠DAC=∠DCA.
∵AB∥CD,AD∥CB,
∴∠ADB=∠CBD,∠CDB=∠ABD,
∠DAC=∠BCA,∠DCA=∠BAC.
∴∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD,
∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA.
已知:如图,四边形ABCD是菱形,AB=AD.
求证:(1)AB=BC=CD=DA.
(2)AC⊥DB.
(3)∠ADB=∠CDB,∠ABD=∠CBD,∠DAC=∠BAC,∠DCA=∠BCA.
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即学即练
方法技巧
菱形面积核心公式:菱形面积 = 对角线乘积的一半,这是最常用的方法,比底乘高更直接。
对角线与勾股定理的组合:菱形对角线互相垂直平分,将菱形分成 4 个全等的直角三角形,因此只要知道边长和一条对角线,就能用勾股定理求出另一条对角线。
已知菱形的边长和一条对角线的长均为2cm,
求这个菱形的面积.
设菱形为 ABCD,对角线交于点 O,已知边长 AB=2cm,
一条对角线BD=2cm
菱形对角线互相垂直平分,
cm,且 ∠ AOB=90°
在 Rt△ABO中,由勾股定理:
cm
cm
菱形可被对角线分成 4 个全等的直角三角形,每个三角形的面积为:
因此菱形面积为:
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即学即练
方法技巧
通过构造等腰直角三角形,利用勾股定理求出点C的坐标,再结合菱形对边平行且相等的性质,平移得到点B的坐标。
关键步骤:遇到 45°角时,优先想到等腰直角三角形,再用勾股定理计算边长,利用 “平行于x轴的线段,纵坐标不变,横坐标变化” 的规律,简化计算。
菱形OABC 在平面直角坐标系中的位置如图所示,∠AOC=45°,OC= 2.求点B的坐标.
过点C作 CD⊥x 轴于点D,则 ∠CDO=90°
∠AOC=45°,
△OCD 是等腰直角三角形,即 OD=CD
设 OD=CD=x,
在 Rt△OCD 中,由勾股定理:
,
因此,点C的坐标为 (, 2)。
BC//OA(平行于 x 轴),
点B的纵坐标与点C相同。
又 BC=OA=2,
点B的横坐标为点C的横坐标加上 2
故点B的坐标为 (, 2)
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归纳总结
菱形的性质定理:
菱形的四条边都相等,两条对角线互相垂直,并且每一条对角线平分一组对角.
几何语言:
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=AD.
AC⊥BD .
AC平分∠BAD和∠BCD ,BD平分∠ABC和∠ADC.
A
B
C
O
D
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菱形的四条边都相等,两条对角线互相垂直,且每条对角线平分一组对角.
菱形的性质定理
符号语言:
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC=CD=AD,AC⊥BD ,AC平分∠BAD,CA平分∠BCD ,
BD平分∠ABC,DB平分∠ADC.
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课堂小结
1.本节课我们学习到了哪些知识?还有哪些困惑?
2.在学习的过程中,你学到了哪些数学方法?
转化与化归
演绎推理
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课堂小结
菱形的性质
菱形的性质
有关计算
边
1.周长=边长的四倍
2.面积=底×高=
两条对角线乘积的一半
角
对角线
1.两组对边平行且相等;
2.四条边相等
两组对角分别相等,邻角互补
1.两条对角线互相垂直平分;
2.每一条对角线平分一组对角
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