内容正文:
14.1 全等三角形
及其性质
第十四章 全等三角形
人教版八年级上册
1.7.2013
同学们好!今天我们要一起探索一个非常有趣的几何世界——全等三角形。大家看到这个标题可能会觉得有点陌生,但其实它就藏在我们生活的方方面面。这节课,我们将一起揭开它的神秘面纱,学会如何识别它们,并掌握它们神奇的性质。准备好了吗?让我们一起出发吧!
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核心目标
壹
练就“火眼金睛”与“变形大师”本领
精准识别全等形与全等三角形的定义,深度理解图形经过平移、翻折、旋转等变换后,形状与大小保持不变的核心奥秘。
贰
化身“推理高手”,掌握解题密钥
熟练掌握全等三角形的对应边相等、对应角相等等关键性质,能够灵活运用这些性质分析并解决各类基础几何推理与计算问题。
叁
成为“生活达人”,感知数学魅力
学会用数学眼光观察生活,发现全等图形在建筑、艺术、工艺等领域的奇妙应用,体会数学知识与现实生活的紧密联系。
1.7.2013
在开始今天的冒险之前,我们先来看看这节课结束后,大家都能解锁哪些新技能!首先,你会拥有“火眼金睛”,能一眼认出谁是全等图形。其次,你会成为“变形大师”,理解图形变换的秘密。接着,你将变身“推理高手”,利用性质解决几何难题。最后,你还会成为“生活达人”,发现数学无处不在的魅力。是不是很期待?
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目录
1
情境引入
“长得一模一样”的趣味发现
2
合作探究
全等三角形的完美重合艺术
3
典例分析
小试牛刀挑战经典例题
4
巩固练习
大展身手夯实基础能力
5
归纳总结
全等核心知识点大盘点
6
感受中考
挑战真题检验学习实力
7
拓展应用
挖掘生活中的全等智慧
8
布置作业
课后延伸继续探索奥秘
1.7.2013
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情境引入
生活中,我们常遇见“长得一模一样”的物体:从严丝合缝的汽车车门,到完美拼接的乐高积木,再到唯一归宿的拼图块,这些相似背后藏着数学奥秘。
01. 汽车车门的精密生产
工厂标准化生产的成千上万个车门,尺寸、弧度完全一致,随便选取一个,都能严丝合缝地安装到对应车型上,这是“全等”在工业制造中的体现。
02. 乐高积木的完美拼接
相同型号的乐高积木拥有完全重合的结构,凸点与凹槽精准匹配。正是这种形状和大小的绝对一致,让它们能随意组合出千变万化的造型。
03. 拼图游戏的唯一归宿
拼图的每一块都有独特的轮廓与图案,只有形状、大小完全契合的两块才能拼在一起,最终还原出完整画面,这正是“全等图形”的直观游戏体验。
1.7.2013
上课之前,我们先来玩个“大家来找茬”的游戏。请看大屏幕,汽车的车门、乐高积木、拼图游戏,它们都有一个共同点——看起来完全一样。工厂是如何保证生产线上的车门都能完美安装的?为什么这块拼图只能放在这个位置?这些问题的答案,都和我们今天要学习的数学概念——全等图形有关。
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情境引入
思考:如何判断“完全一样”?我们的眼睛有时会“欺骗”我们,无法精准判断图形是否完全一致,数学中需要一个更加严谨、科学的终极裁判标准。
▌ 终极裁判标准:叠合法
全等形:能够完全重合的两个图形叫做全等形;能够完全重合的两个三角形叫做全等三角形。
符号表示:△ABC ≌ △DEF(读作:三角形ABC全等于三角形DEF)
1.7.2013
那么,我们该如何科学地判断两个图形是不是“完全一样”呢?靠眼睛看是不够的,因为我们的眼睛有时会出错。在数学里,我们有一个“终极裁判”标准,叫做“叠合法”。简单来说,就是把两个图形叠在一起,如果它们能够“完全重合”,不多不少,严丝合缝,那它们就是全等形。当这个图形是三角形时,我们就叫它“全等三角形”。我们用一个特殊的符号“≌”来表示,读作“全等于”。
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合作探究
思考:图形的“旅行”有哪些方式?
如果把一个图形看作是去“旅行”,它会有哪些有趣的移动方式呢?我们可以观察到:
1. 平移:就像小朋友坐滑梯一样,图形沿着直线方向移动,位置发生改变;
2. 翻折:如同我们翻书一样,图形沿着一条直线翻转,方向会发生变化;
3. 旋转:像游乐场的摩天轮转动一样,图形绕着一个定点转动一定的角度。
核心发现:无论图形是进行平移、翻折还是旋转,它的位置和方向可能会发生改变,但是它的形状和大小永远保持不变。
这就好比我们去旅行,回到家后依然是原来的自己,本质没有发生变化。
重要结论:一个图形经过平移、翻折、旋转后得到的新图形,与原图形是全等的。
1.7.2013
大家来看这几个图形。一个三角形,无论是像坐滑梯一样平移,像翻书一样翻折,还是像摩天轮一样旋转,它的位置和方向虽然变了,但它本身的形状和大小一点都没变。这就像我们去旅行,回家后还是原来的自己。所以,我们得出一个重要结论:图形经过平移、翻折、旋转后,得到的新图形和原来的图形是全等的。
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【核心概念】对应顶点是互相重合的顶点;对应边是互相重合的边;对应角是互相重合的角。简言之,全等三角形中“重合”的部分就是“对应”的部分。
⚠️ 书写规范“生死线”:记两个三角形全等时,对应顶点的字母必须写在对应的位置上!
这是为了能直接从书写形式中看出对应关系,避免混淆。例如:△ABC ≌ △DEF,就明确表示 A对应D,B对应E,C对应F,对应边和角也随之确定。
合作探究
谁和谁是“一家人”?——探究全等三角形的对应关系
当两个三角形全等时,它们能够完全重合。就像一家人一样,每个部分都有它的“另一半”。找准这些对应部分,是解决全等问题的第一步。
例:△ABC ≌ △DEF
找对应
定准位置
写规范
1.7.2013
现在,我们知道了什么是全等三角形。但这里有个关键问题:当两个三角形全等时,它们的哪个顶点和哪个顶点对应呢?哪条边和哪条边对应呢?这就是“对应关系”。我们把互相重合的顶点、边、角,分别叫做对应顶点、对应边和对应角。特别重要的一点是,书写全等关系时,对应顶点的字母必须写在对应的位置上,顺序千万不能错!这就像点名一样,A同学就要站在A位置,B同学站在B位置,乱了套就全错了。
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技巧探究
在全等三角形的学习中,找准对应顶点、对应边和对应角是解题的关键。但图形位置变化多样,容易混淆,这里为大家介绍两个实用的小技巧,帮助快速锁定对应关系。
01 运动溯源法 —— 还原图形变换的轨迹
想象平移、旋转、翻折,明确图形“怎么动”
▌ 核心思路:在脑海中还原两个全等三角形的位置变换过程。思考右边的三角形是通过怎样的平移、旋转或翻折运动,到达左边三角形的位置的?清晰的运动路径能直接揭示顶点、边、角的一一对应关系,避免盲目猜测。
▌ 进阶技巧:标记追踪法
用彩色笔对顶点进行视觉标记。例如将对应顶点A和D圈红,B和E圈蓝,C和F圈绿。通过色彩区分,能直观地在复杂图形中快速锁定“谁和谁是一对”,降低视觉干扰,让对应关系一目了然。
口诀总结:
动中找静寻轨迹,色彩标记辨分明。
1.7.2013
找对应关系有时候会有点绕,这里教大家两个小技巧。第一是“运动溯源法”,想象一下全等的两个三角形是怎么通过平移、旋转、翻折得到的,顺着这个运动轨迹找,就不容易错。第二是“标记追踪法”,用不同颜色的笔把你认为对应的顶点圈起来,这样视觉上就非常清晰了。大家可以在练习中试试看这两种方法。
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合作探究
深度思考
如果两个三角形能够完美重合,就像两块一模一样的拼图或乐高积木,那它们身上的“零件”——也就是边和角,肯定也是完全一模一样的。那具体对应关系是怎样的呢?
从重合的本质出发,我们可以直观得出:全等三角形的每条对应边长度一致,每个对应角的度数相同。这一性质是几何证明和计算中最基础、最核心的依据,无论是证明线段相等还是角相等,都可以通过证明三角形全等来实现。
核心结论:完全重合意味着完全相等,对应元素的一致性是全等三角形的灵魂。
全等三角形的核心性质
对应边相等,对应角相等 —— 解决全等问题的金钥匙!
1.7.2013
了解了什么是全等三角形,我们来看看它有什么“超能力”。大家想一想,如果两个东西能完美重合,那它们的各个部分是不是也肯定一样?没错!这就是全等三角形最核心的性质:它们的对应边相等,对应角也相等。这就像两块一模一样的乐高积木,它们的每一条边、每一个角都完全相同。这个性质非常重要,是我们解决所有全等问题的金钥匙!
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性质的延伸
从“对应边相等,对应角相等”,我们还能推出什么?
01 周长相等
全等三角形的三条边都对应相等,周长是三边长度之和,因此它们的周长必然相等。这是由边的对应关系直接推导出来的基础延伸性质。
02 面积相等
全等三角形能够完全重合,意味着它们所占据的平面空间大小完全一致,所以面积相等。这是全等形在空间度量上的直观体现。
03 对应线段相等
除了边和角,全等三角形对应的高、中线、角平分线这些“附属线段”也完全相等。就像“克隆”出来的一样,所有相关几何元素都保持一致。
1.7.2013
除了对应边和对应角相等,全等三角形还有一些延伸的性质。既然三条边都一样长,那它们的周长加起来肯定也相等。它们能完美重合,说明它们占的地方一样大,所以面积也相等。更进一步,它们对应的高、中线、角平分线这些辅助线,长度也都是相等的。可以说,全等三角形就是“克隆”出来的,所有属性都完全一样。
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典例分析
例1:如图,△ABC ≌ △BAD,点A和点B,点C和点D是对应顶点,∠BAC = 65°,∠ABC = 26°,AC,BD的延长线相交于点E。求∠CBD,∠AEB的度数。
解:∵ △ABC ≌ △BAD(已知),根据全等三角形对应角相等,可得∠ABD = ∠BAC = 65°。
∴ ∠CBD = ∠ABD - ∠ABC = 65° - 26° = 39°。
在△AEB中,由三角形内角和定理可知:∠AEB + ∠BAE + ∠ABE = 180°。
代入数值计算:∠AEB = 180° - ∠BAE - ∠ABE = 180° - 65° - 65° = 50°。
1.7.2013
这道例题主要考查全等三角形的性质及三角形内角和定理的应用。解题关键在于准确识别全等三角形的对应角,利用∠ABD=∠BAC求出角度差得到∠CBD;再在△AEB中,结合三角形内角和为180°,代入已知角的度数,即可求出∠AEB的度数。通过这道题,要掌握利用全等三角形性质转化角度关系的方法。
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典例分析 2
例2:如图,△ABC ≌ △BDE,∠A和∠EBD,∠C和∠E是对应角。请说出这两个三角形的所有对应边,以及剩下的另一组对应角。
思路解析:根据全等三角形的书写规范,△ABC ≌ △BDE 中,字母的对应顺序为 A→B,B→D,C→E。利用这一顺序可直接确定对应边与剩余的对应角。
核心结论:全等三角形的书写顺序隐含了对应顶点的关系,这是快速找到对应边和对应角的关键方法。
对应边:AB ↔ BD,BC ↔ DE,AC ↔ BE
对应角:∠ABC ↔ ∠BDE(已给出∠A↔∠EBD,∠C↔∠E,剩余即为该组对应角)
1.7.2013
这道题考验我们找对应关系的能力。题目告诉了我们两组对应角,让我们找出所有的对应边和剩下的一组对应角。大家还记得我们之前讲的书写规范吗?△ABC ≌ △BDE,这个顺序就告诉了我们一切!A对应B,B对应D,C对应E。所以,对应边就是AB对应BD,BC对应DE,AC对应BE。剩下的对应角自然就是∠ABC和∠BDE了。记住,书写顺序是关键!
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巩固练习
4.三个全等三角形按下图的形式摆放,则∠1+∠2+∠3的度数等于 ( )
思路点拨:利用全等三角形的对应角相等,结合三角形内角和为180°的性质进行推导。将分散的角集中到一个平角或三角形内角和的模型中,可发现∠1、∠2、∠3的和恰好构成一个平角的度数。
A. 120° B. 135° C. 150° D. 180°
参考答案:D解析:因为三个三角形全等,所以它们的内角分别相等。观察图形,∠1、∠2、∠3所在的位置,结合三角形内角和与周角的关系,可得出∠1+∠2+∠3 = 180°。
1.7.2013
现在轮到大家大展身手了!请看这道题,三个全等的三角形拼成了一个有趣的图案,让我们求∠1、∠2、∠3的和。大家可以先自己思考一下,利用我们今天学的全等三角形的性质,看看能不能找到解题的突破口。提示一下,可以考虑三角形的内角和哦。
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巩固练习
5.如图,已知长方形ABCD的边长AB=16 cm,BC=12 cm,点E在边AB上,AE=6 cm。如果点P从点B出发在线段BC上以2 cm/s的速度向点C运动,同时,点Q在线段CD上由点D向点C运动,那么当△BPE与△CQP全等时,运动时间t的值为多少?
参考答案:
t = 1 s 或 3 s
解题关键在于分析全等三角形的对应边关系,分两种情况讨论:① BP=CQ,BE=CP;② BP=CP,BE=CQ。结合动点运动速度公式 s=vt 列方程求解,注意验证解的合理性,确保点在对应线段上运动。
1.7.2013
再来一道稍微复杂一点的题目。这是一道结合了几何图形和动点问题的题目。关键在于理解“当△BPE与△CQP全等时”这个条件。这意味着它们的对应边要相等。我们需要分情况讨论,哪条边和哪条边是对应边,然后根据路程=速度×时间的公式,列出方程求解。这道题综合性很强,大家一定要仔细分析。
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归纳总结
全等三角形核心知识大盘点
定义与变换 能够完全重合的图形叫全等形,三角形则为全等三角形;平移、翻折、旋转是图形的三大变换,变换后图形本质不变。
对应关系与规范 重合的顶点、边、角分别为对应顶点、对应边、对应角;书写时对应顶点字母必须写在对应位置,顺序是关键原则。
核心性质与口诀 全等三角形对应边相等、对应角相等,如同“克隆兄弟”零件全相同;记忆要诀:叠合严丝合缝,性质一一对应。
完全重合
三大变换保形
对应顶点对齐
对应边相等
对应角相等
对应要素
书写序不乱
1.7.2013
好了,学了这么多,我们来系统地总结一下。这张表格就是我们今天学习的全部核心知识点。从定义到性质,再到书写规范,大家可以对照着表格,看看自己是不是都掌握了。特别是“书写规范”和“核心性质”,这是重中之重,一定要牢记于心。
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小结梳理
全等三角形
定义
性质
判定?
能够完全重合的图形
全等三角形对应边相等
全等三角形对应角相等
对应顶点
对应边
对应角
思考延伸:如何判断两个三角形是否全等?这需要我们探索具体的判定条件,下节课将深入揭晓判定方法!
1.7.2013
我们再用一张思维导图来梳理一下今天的知识体系。所有内容都围绕着“全等三角形”展开,它包含了定义和性质两大块。定义里我们学习了什么是全等形,以及对应的概念。性质就是我们反复强调的对应边相等和对应角相等。大家注意看,这里有个问号,“判定?”,这正是我们下节课要探索的内容:如何判断两个三角形全等呢?敬请期待!
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感受中考
1.(2024•济南)如图,已知△ABC≌△DEC,∠A=60°,∠B=40°,则∠DCE的度数为( )
A.40° B.60°
C.80° D.100°
解析:在△ABC中,根据三角形内角和定理,∠ACB = 180° - ∠A - ∠B = 180° - 60° - 40° = 80°。
又因为△ABC ≌ △DEC,全等三角形对应角相等,所以∠DCE = ∠ACB = 80°。
答案:C
1.7.2013
理论学完了,我们来看看全等三角形在中考中是如何考查的。这是一道来自济南的中考题,非常典型。题目给出了两个全等三角形和两个角的度数,求第三个角。思路很清晰,先利用三角形内角和求出∠ACB,再利用全等三角形对应角相等的性质,就能得到∠DCE的度数。
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感受中考
2.(2024•成都)如图,△ABC≌△CDE,若∠D=35°,∠ACB=45°,则∠DCE的度数为 .
100°
思路解析:由△ABC ≌ △CDE,可知对应角∠D = ∠B = 35°,∠ACB = ∠CED = 45°。在△CDE中,根据三角形内角和为180°,可得∠DCE = 180° - ∠D - ∠CED = 180° - 35° - 45° = 100°。解题关键是找准全等三角形的对应角关系。
1.7.2013
再来一道成都的中考题。这道题需要我们先找到对应角,∠D对应∠B,∠ACB对应∠CED。然后在三角形CDE中,已知两个角,求第三个角∠DCE,用内角和180度减去已知的两个角即可。关键还是找准对应关系。
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感受中考
3.(2023·成都)如图,已知△ABC ≌ △DEF,点B,E,C,F依次在同一条直线上。若BC = 8,CE = 5,则CF的长为__________。
答案:3
解题思路:
根据全等三角形的性质,全等三角形的对应边相等,可得 BC = EF = 8。
由图可知,点B、E、C、F共线,因此 EF = EC + CF。代入数值:8 = 5 + CF,解得 CF = 3。
考点归纳:本题主要考查全等三角形的性质应用。在解决此类几何线段计算问题时,关键是找准全等三角形的对应边,结合线段的和差关系进行求解,注意结合图形分析点的位置关系是解题的突破口。
1.7.2013
这道题考查的是对应边相等的性质。因为△ABC ≌ △DEF,所以BC = EF = 8。从图上可以看出,EF = EC + CF,也就是8 = 5 + CF。那么CF的长度就很容易算出来了。这道题告诉我们,全等不仅能求角度,还能求线段长度。
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感受中考
4.(2024·临夏州)如图,在△ABC中,点A的坐标为(0, 1),点B的坐标为(4, 1),点C的坐标为(3, 4),点D在第一象限(不与点C重合),且△ABD与△ABC全等,则点D的坐标是?
答案:(1, 4)
思路解析:AB边为水平线段,长度为4。△ABD与△ABC全等,且D在第一象限,说明D点与C点关于AB的垂直平分线对称。AB中点横坐标为2,C点横坐标为3,故D点横坐标为1,纵坐标与C相同为4,即D(1, 4)。此题考察平面直角坐标系中的全等变换与对称思想。
1.7.2013
最后一道中考题,结合了平面直角坐标系。这道题需要我们想象一下,△ABC经过怎样的变换可以得到△ABD。因为AB是公共边,长度为4,且平行于x轴。要让△ABD和△ABC全等,点D应该在AB的上方,且与C点对称。通过计算横坐标的距离,我们就能找到D点的坐标。这类题目考察了我们的空间想象能力和数形结合思想。
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将军巧测河宽
01. 南岸定位
将军站在南岸点A,面向河对岸的目标点B,锁定视线,确定观测方位。
02. 岸上标记
保持头部和视线不动,向身体左侧(或右侧)转身90度,在岸上找到视线所及的点C并标记。
03. 换算河宽
直接测量岸上点A到点C的距离,这个长度就是无法直接测量的河宽AB。
在没有现代测距工具的古代,这位将军巧用几何智慧,将“不可测”的河面距离转化为“可测”的岸上距离,解决了看似无法完成的难题。
核心原理:全等直角三角形的应用
将军构造了两个直角三角形 △ABO 和 △ACO。其中 ∠AOB = ∠AOC = 90°,AO 为公共边,∠BAO = ∠CAO(视线旋转角度一致)。根据“角边角”定理,△ABO ≌ △ACO,因此对应边 AB = AC。这正是数学转化思想的经典体现。
1.7.2013
学了数学,我们也能变得像古代将军一样聪明!在没有现代工具的情况下,古人是如何测量河宽的呢?这位将军就利用了全等三角形的原理。他通过构造两个全等的直角三角形,巧妙地将无法直接测量的河宽,转化为了可以测量的岸上距离。这就是数学的智慧,能帮助我们解决看似不可能的问题。
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拓展应用
思考:为什么埃菲尔铁塔、屋顶支架和相机三脚架都大量采用三角形结构?三角形的“稳定性”究竟有着怎样的奥秘?
01 埃菲尔铁塔
塔体内部由成千上万个三角形钢构架组成,利用三角形特性将重力均匀分散,实现极致的坚固与稳定。
02 屋顶桁架结构
房屋的屋顶支架多采用三角形桁架,能有效将顶部的压力向两侧墙体分散,防止结构变形,提升承重能力。
03 测量与支撑工具
相机三脚架、测量仪支架均运用三角形稳定性,在野外或作业场景中,仅需三点支撑即可保持设备的水平与稳固。
04 核心原理
三角形三边长度确定后,形状和大小就唯一确定,无法发生形变,这是其区别于四边形等图形的关键特性。
核心结论:全等三角形保证了建筑构件在生产和组装时尺寸的精确一致性,而三角形本身的“稳定性”则从力学结构上确保了整体建筑的坚固、抗震与安全,是工程设计中不可或缺的几何智慧。
1.7.2013
大家观察过埃菲尔铁塔、屋顶的支架或者相机的三脚架吗?它们都大量运用了三角形结构。这是因为三角形具有独一无二的“稳定性”,一旦三条边的长度确定,它的形状就无法改变。而全等三角形则保证了在大规模建造时,每一个三角形部件的尺寸都精确无误,从而确保了整个建筑的坚固与安全。
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趣味谜题
一个盲人有24个西瓜,放在6个筐里围成三角形,他每天触摸确认每一排3个筐的西瓜总数为9个便安心。邻居想捉弄他,第一天偷走6个,第二天又偷走3个,可盲人每次摸查,每一排的西瓜总数竟依然是9个。
同学们,你们知道邻居是怎么做到的吗?这个谜题巧妙利用了“和不变”的数学原理,通过调整三角形顶点与边上筐内的西瓜数量,在减少总数的同时保持了每一排的和不变。这与我们学习的全等三角形中“保持形状、大小核心性质不变”的思路,有着异曲同工之妙!
1.7.2013
最后,给大家留一个趣味谜题。一个盲人通过触摸三角形每一排的西瓜总数来确认西瓜是否丢失。但邻居偷走了西瓜,却依然能让每一排的总数保持不变。这是怎么回事呢?这个谜题巧妙地利用了“和不变”的原理。虽然它不完全是全等问题,但它告诉我们,围绕一个三角形结构,我们可以通过调整局部来保持整体的某种性质不变,这和我们今天学习的全等三角形是不是有异曲同工之妙呢?大家可以课后和同学讨论一下。
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布置作业
必做题:习题14.1第2,3,4题。
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探究性作业:习题14.1第5题。
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1.7.2013
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谢谢观看!
人教版八年级上册
1.7.2013
好了,同学们,今天的全等三角形之旅就到这里结束了。希望大家都有所收获。数学的世界充满了奇妙和乐趣,等待我们去不断探索。下课!
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