内容正文:
21.6 菱形
(第二课时)
第二十一章
四边形
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学 习 目 标
1
2
3
理解并掌握菱形的两个判定定理(四条边相等的四边形是菱形;对角线互相垂直的平行四边形是菱形),能运用判定定理进行几何证明与判断
经历菱形判定定理的探究、猜想与证明过程,体会逆向思维、转化与化归、类比的数学思想,提升逻辑推理与综合应用能力
在探究与辨析中感受数学的严谨性,培养主动思考、举一反三的学习习惯,体会菱形判定在实际问题中的应用价值
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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.
菱形的性质定理是什么?
思考:反过来,如果一个四边形的四条边都相等,那么能判断这个四边形是菱形吗?如果一个平行四边形的对角线互相垂直,那么能判断这个平行四边形是菱形吗?
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获取新知
菱形的判定方法一:定义法
根据菱形的定义,可得菱形的第一个判定的方法:
∵四边形ABCD是平行四边形,
AB=AD,
∴四边形ABCD是菱形.
符号语言
有一组邻边相等的平行四边形叫做菱形.
A
B
C
D
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菱形的判定方法二:边判定法
已知线段AC,你能用尺规作图的方法作一个菱形ABCD,使AC为菱形的一条对角线吗?
C
A
B
D
小刚:分别以A、C为圆心,以大于 AC的长为半径作弧,两条 弧分别相交于点B , D,依次连接A、B、C、D四点.
你觉得小刚的做法对吗?为什么?
事实上,我们有:四边都相等的四边形是菱形.
一起探究
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新知探究
我们已经知道,菱形的四条边都相等.
反过来,一个四边形四条边都相等,就能判定它是矩形呢?
如果一个四边形四条边都相等,说明两组对边分别相等,可以得证四边形是平行四边形
再根据一组邻边相等,可以用定义法证明这是菱形
探究一
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新知探究
证明
已知:如图,在四边形ABCD 中,AB= BC=CD=DA.
求证:四边形ABCD 是菱形.
证明: AB=CD,且BC=DA,
四边形ABCD 是平行四边形.
又 AB=DA,
四边形ABCD 是菱形
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新知探究
菱形判定定理一
四条边相等的四边形是菱形
几何语言:
如图,AB=BC=CD=AD
四边形ABCD是菱形
注意事项:
定理直接对四边形生效,无需先证明它是平行四边形,只要四条边都相等,就能判定为菱形
必须是四条边都相等,仅邻边相等无法保证对边也相等
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1.动手操作:画两条等长的线段AB,AD.分别以点B, D 为圆心,AB 长为半径画弧,两弧相交于点C.连接BC,CD,得到四边形ABCD.
猜想:四条边相等的四边形是菱形.
A
B
C
D
活动1 探究判定菱形的方法
问题:量一量,四边形ABCD是菱形吗?
是
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验证:四条边相等的四边形是菱形.
已知:如图,在四边形ABCD中,AB=BC=CD=DA.
求证:四边形ABCD是菱形.
证明:∵AB=CD,且BC=DA,
∴四边形ABCD是平行四边形.
又∵AB=DA,
∴ 四边形ABCD是菱形.
A
B
C
D
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已知:如图,四边形ABCD中,AB=BC=CD=AD.
求证:四边形ABCD是菱形.
A
B
C
D
证明:∵AB=CD , BC=AD ,
∴四边形ABCD是平行四边形.
又∵AB=AD,
∴四边形ABCD是菱形.
验证
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全品初中
AB=BC=CD=AD
∵在四边形ABCD中,AB=BC=CD=AD,
∴四边形 ABCD是菱形.
A
B
C
D
菱形ABCD
菱形的判定定理1:四条边都相等的四边形是菱形.
四边形ABCD
A
B
C
D
符号语言:
归纳总结
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新知探究
如图,▱ABCD 的两条对角线AC,BD 互相垂直,O 是这两条对角线的交点.
(1) 你能说明图中的 Rt△ABO,Rt△CBO, Rt△CDO,Rt△ADO 都是全等的吗?
(2)平行四边形ABCD 的四条边都相等吗?
(3)请总结你的猜想.
(1)全等,理由如下: 四边形 ABCD 是平行四边形,
OA=OC,OB=OD(平行四边形对角线互相平分)。
又 AC⊥BD, ∠AOB=∠COB=∠COD=∠AOD=90°
在 Rt△ABO 和 Rt△CBO 中:
Rt△ABORt△CBO(SAS)
同理可证:Rt△CBORt△CDO,Rt△CDORt△ADO
因此,Rt△ABORt△CBORt△CDORt△ADO
“每条对角线都平分
一组对角的四边形是菱形”也是正确的,同学们可以尝试证明
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新知探究
如图,▱ABCD 的两条对角线AC,BD 互相垂直,O 是这两条对角线的交点.
(1) 你能说明图中的 Rt△ABO,Rt△CBO, Rt△CDO,Rt△ADO 都是全等的吗?
(2)平行四边形ABCD 的四条边都相等吗?
(3)请总结你的猜想.
(2)四条边都相等
由(1)可知Rt△ABORt△CBORt△CDORt△ADO
∴AB=BC=CD=AD
∴四边形ABCD是菱形
总结 两条对角线互相垂直的平行四边形是菱形
“每条对角线都平分
一组对角的四边形是菱形”也是正确的,同学们可以尝试证明
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四条边相等的四边形是菱形
A
B
C
D
菱形的判定定理
符号语言:
在四边形ABCD中,
∵AB=BC=CD=DA,
∴四边形ABCD是菱形.
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大家谈谈
A
B
C
O
D
┐
如图,□ABCD的两条对角线AC,BD互相垂直,O是这两条对角线的交点.
(1)你能说明图中的Rt△ABO,Rt△CBO,Rt△CDO,Rt△ADO都是全等的吗?
(2)□ABCD的四条边都相等吗?
相等
全等
猜想:对角线互相垂直的平行四边形是菱形.
菱形的判定方法三:对角线判定法
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已知:如图,四边形ABCD是平行四边形,对角线AC与BD相交于点O ,AC⊥BD.
求证:□ABCD是菱形.
证明: ∵四边形ABCD是平行四边形.
∴OA=OC.
又∵AC⊥BD,
∴BD是线段AC的垂直平分线.
∴BA=BC.
∴四边形ABCD是菱形(菱形的定义).
A
B
C
O
D
验证猜想
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新知探究
如图,▱ABCD 的对角线AC平分∠BAD、∠BCD,对角线BD平分∠ABC、∠ADC,O 是这两条对角线的交点. 求证四边形ABCD是菱形.
证明:
四边形ABCD是平行四边形
∠BAD=∠BCD
又AC平分∠BAD、∠BCD
∠OAB=∠OCB
同理,∠ABO=∠CBO
在△AOB和△COB中
△AOB△COB(AAS)
AB=BC
四边形ABCD是平行四边形
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新知探究
菱形的判定定理二
两条对角线互相垂直的平行四边形是菱形
几何语言:
AC⊥BD,四边形ABCD是平行四边形
四边形ABCD是菱形
注意事项:
定理的两个核心条件必须同时满足:四边形是平行四边形;对角线互相垂直。
二者缺一不可,只有对角线垂直的普通四边形(如筝形)不是菱形。
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A
B
C
D
O
问题1:你能说明图中的Rt△ABO,Rt△CBO,Rt△CDO,Rt△ADO都是全等的吗?
都全等
相等
2.如图,平行四边形ABCD的两条对角线AC,BD互相垂直,O是两条对角线的交点.
问题2:平行四边形ABCD的四条边都相等吗?
问题3:求证:四边形ABCD是菱形.
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证明: ∵四边形ABCD是平行四边形.
∴OA=OC, OD=OB.
又∵AC⊥BD,
∠AOD=∠COD=∠COB=∠AOB=90°,
∴ ∆AOD ∆COD ∆COB ∆AOB,
∴AB=BC=CD=AD,
∴四边形ABCD是菱形.
你还有其他方法吗?
证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AO=CO.
∵BD⊥AC,
∴AB=BC,
∴▱ABCD是菱形.
2.如图,平行四边形ABCD的两条对角线AC,BD互相垂直,O是两条对角线的交点.求证:四边形ABCD是菱形.
A
B
C
D
O
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在四边形ABCD中,由AC平分∠BAD和∠BCD,
可证△ABC≌△ADC(ASA),
从而得到AB=AD,CB=CD;
同理,利用BD平分∠ABC和∠ADC,
可证AB=BC,
AD=DC.
因此,AB=BC=CD=DA,得出结论.
A
B
C
D
O
思考:如果一个四边形的每条对角线都平分一组对角,那么这个四边形是菱形吗?
每条对角线都平分一组对角的四边形是菱形.
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AC⊥BD
∵在□ABCD中,AC⊥BD,
∴ □ABCD是菱形.
符号语言:
A
B
C
D
菱形ABCD
A
B
C
D
□ABCD
菱形的判定定理2:对角线互相垂直的平行四边形是菱形.
归纳总结
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例题讲解
例1 已知:如图,在△ABC中,AD是∠BAC的平分线,DE∥AC,交AB于点E,DF∥AB,交AC于点F.
求证:四边形AEDF是菱形.
C
A
B
D
E
F
1
2
3
证明:∵ DE∥AC, DF∥AB,
∴四边形AEDF是平行四边形.
∴∠1=∠3.
又∵∠1=∠2,
∴∠2=∠3.∴AE=DE.
∴四边形AEDF是菱形.
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例2 如图,在▱ ABCD中,AC=8,BD=6,AB=5,
求AD的长.
解:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴OA= AC=4,OB= BD=3.
又∵AB=5,满足AB2=OA2+OB2,
∴△AOB为直角三角形,即OA⊥OB.
∴ ▱ ABCD是菱形, ∴AD=AB=5.
A
B
C
D
O
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新知探究
判定方法 文字表述 适用条件 几何语言示例 易错提醒
定义法 一组邻边相等的平行四边形是菱形 先证平行四边形,再证一组邻边相等 ∵ 四边形ABCD是平行四边形,且AB=BC
∴ 四边形ABCD是菱形 不能直接说 “一组邻边相等的四边形是菱形”
判定定理 1 四条边相等的四边形是菱形 无需先证平行四边形,直接证四条边都相等 ∵AB=BC=CD=AD
∴ 四边形ABCD是菱形 必须是四条边都相等,仅邻边相等不成立
判定定理 2 对角线互相垂直的平行四边形是菱形 先证平行四边形,再证对角线互相垂直 ∵ 四边形ABCD是平行四边形,且AC⊥BD
∴ 四边形ABCD是菱形 不能直接说 “对角线互相垂直的四边形是菱形”
总结
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两条对角线互相垂直的平行四边形是菱形
A
B
C
D
O
菱形的判定定理
注意:根据菱形的定义,可得菱形的第一个判定的方法:有一组邻边相等的平行四边形叫作菱形.
符号语言:
在平行四边形ABCD中,
∵AC⊥BD,
∴平行四边形ABCD是菱形.
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证明:∵DE∥AC,DF∥AB,
∴四边形AEDF是平行四边形,∠1=∠3.
又∵∠1=∠2,
∴∠2=∠3.
∴AE=DE,
∴四边形AEDF是菱形.
已知:如图,在△ABC中,AD是∠BAC的平分线,DE∥AC,交AB于点E,DF∥AB,交AC于点F.
求证:四边形EFGH是菱形.
A
B
C
D
E
F
1
2
3
在证明一个四边形是菱形时,菱形的定义往往是最基本、最直接的方法.
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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
一组邻边相等
对角线互相垂直
四条边相等
四种判定方法
四边形
平行四边形
菱形
菱形的判定方法:
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