内容正文:
北师大版2024·八年级上册
第一章 勾股定理
1.2 一定是直角三角形吗
1.7.2013
同学们好!欢迎来到今天的数学课堂。今天我们要继续探索勾股定理的奥秘。在上一节课,我们知道了如果一个三角形是直角三角形,那么它的三边就满足a²+b²=c²。那反过来想,如果我们知道一个三角形的三条边,能不能判断它是不是直角三角形呢?这就是我们今天要学习的内容——1.2 一定是直角三角形吗。让我们一起开启今天的探索之旅吧!
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章节导读
三角形
1.1探索勾股定理
1.2勾股定理逆定理
直角
三角形
基本
性质
全等
判定
内角
关系
逆定理
核心:
形数互推
常见
勾股数
组合
判定
直角
三角形
三边关系:
a²+b²=c²
(直角边²和=斜边²)
经典证明:
赵爽弦图
毕达哥拉斯拼图
1.3勾股定理的应用
图形
折叠
问题
生活实际:
大树折断
梯子滑动
芦苇测深
几何体
表面
最短路径
1.7.2013
大家看这张图,这就是我们第一章《勾股定理》的知识结构图。我们从最熟悉的三角形开始,聚焦到直角三角形。上节课我们学习了“勾股定理”,它就像一把钥匙,告诉我们直角三角形的三边有什么秘密关系。今天,我们要学习它的“反向操作”——“勾股定理逆定理”,学会用这把钥匙反过来判断一个三角形是不是直角三角形。掌握了这个本领,我们就能解决后面更有趣的实际问题啦!
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情景引入
❓ 趣味思考:
古埃及人在建造宏伟的金字塔时,面临着一个难题——如何精准画出直角?
他们想出了一个绝妙的办法:取一根长绳,打上等距离的12个结,将绳子分成12段,再把它围成三条边分别为3段、4段、5段长度的三角形。
神奇的是,这样围成的三角形,其中一个角恰好就是直角!你知道这背后隐藏着什么数学奥秘吗?
古埃及的“绳结测角术”
这不仅是一个古老的传说,更是人类对勾股定理的早期实践与应用。
3、4、5这组特殊的数字,满足了“两直角边的平方和等于斜边的平方”这一数学规律,因此能完美构造出直角。
今天,就让我们一起走进这个神奇的数学世界,揭开它的面纱!
1.7.2013
同学们,我们先来听一个有趣的故事。在很久很久以前的古埃及,人们想要建造宏伟的金字塔,可是他们没有我们现在这么多精密的工具,怎么才能画出标准的直角呢?他们想出了一个绝妙的办法:用一根长绳子,打上12个一样距离的结,然后把它围成一个三条边分别是3段、4段、5段绳长的三角形。神奇的是,这个三角形的一个角正好就是直角!大家猜猜看,这其中藏着什么数学秘密呢?这正是我们今天要解开的谜题!
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温故知新
勾股定理:
1. 定理回顾:在直角三角形中,两直角边的平方和等于斜边的平方,即a² + b² = c²。
2. 逆向思考:若一个三角形的三边a, b, c满足a² + b² = c²,那么它一定是直角三角形吗?这是我们要验证的关键!
1.7.2013
在揭开古埃及人的秘密之前,我们先来回顾一下老朋友——勾股定理。大家齐声告诉我,勾股定理是什么?对啦!在一个直角三角形里,两条直角边的平方和等于斜边的平方,也就是a² + b² = c²。这是我们已经掌握的知识。现在,我们来玩一个“反向思考”的游戏:如果我告诉大家一个三角形的三条边长度,刚好满足a² + b² = c²,那我们能确定它一定是个直角三角形吗?这就是我们今天要验证的核心问题!
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1.2学习目标
1
理解定理:明晰直角三角形判定定理的内涵,准确区分其与勾股定理的条件、结论差异,掌握二者的互逆联系与逻辑关联。
2
掌握方法:学会依据三角形三边长的数值关系,运用判定定理快速判断该三角形是否为直角三角形的实操技巧。
3
提升能力:深入探究判定定理的证明思路与推导过程,在逻辑推演中锻炼数学抽象与演绎推理的核心素养。
4
学以致用:能够灵活运用判定定理解决生活中诸如工程测量、几何构图等简单的实际问题,体会数学知识的应用价值。
1.7.2013
这节课我们要达成四个小目标。第一,我们要弄明白什么是“直角三角形的判定定理”,它和勾股定理到底是什么关系。第二,也是最重要的,我们要学会一个实用的技能:给你三条边,你能快速判断它能不能组成一个直角三角形。第三,我们还要尝试去理解这个定理是怎么证明出来的,锻炼一下我们的逻辑思维。最后,学完了当然要会用,我们要用它来解决一些生活中的小问题。大家有信心吗?
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这里有几组神秘的三角形边长(a, b, c),请观察:
① 3, 4, 5 ② 5, 12, 13 ③ 8, 15, 17 ④ 7, 24, 25 ⑤ 2, 3, 4
新知探究
(一)实验操作,初步感知
课堂实践任务:
1. 计算验证:任选两组数据,计算 a² + b² 的值,并与最长边 c² 比较大小;
2. 尺规作图:小组合作,依据边长画出对应的5个三角形;
3. 测量观察:用量角器测量每个三角形中最大角的度数,记录你的发现;
4. 交流分享:结合计算结果和测量角度,说说你发现了什么规律?
问题 1:动笔算一算,哪些组的数字满足 a² + b² = c²?(提示:c 是每组中最长的边长哦!)
问题 2:以小组为单位,用尺子和圆规画出这5个三角形,用量角器量一量,最大的角是直角吗?
1.7.2013
好了,现在让我们变身小小科学家,动手来做个实验!这里有五组数字,每组都代表一个三角形的三条边。请大家先完成第一个任务:动笔算一算,看看哪几组数字,它们较短两边的平方和,正好等于最长边的平方?也就是看看谁满足a² + b² = c²。算完之后,我们来做第二个任务:小组合作,把这五个三角形都画出来,然后用量角器去量一量每个三角形最大的那个角,看看你有什么发现!
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画三角形方法提示:
① 先用直尺画出三条符合给定长度的线段,作为三角形的三边;
② 以一条线段两端为圆心,另两条线段长为半径画弧,交点即为第三顶点,连线成形。
新知探究
(一)实验操作,初步感知
展示画图结果
① 基础组
边长:3, 4, 5
② 经典组
边长:5, 12, 13
③ 进阶组
边长:8, 15, 17
④ 扩展组
边长:7, 24, 25
⑤ 对比组
边长:2, 3, 4
探究任务:请拿出量角器,测量以上五个三角形的内角,重点观察前四组与第五组的角度差异,你有什么发现?
1.7.2013
画三角形的时候,大家可以参考这个小提示。先用尺子剪出三条对应长度的纸条或者画出线段,然后用圆规来帮忙,就能准确地画出三角形了。大家看,这就是老师画出来的五个三角形,是不是和你们画的差不多?接下来,最关键的一步来了,请拿出你们的量角器,开始测量吧!
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新知探究
(二)观察比较,提出猜想
问题1.画出的三角形中,哪些最大角是直角?此时三边平方有什么关系?
① ② ③ ④ ⑤
3, 4, 5
5, 12, 13
8, 15, 17
7, 24, 25
2, 3, 4
结论:①②③④组的最大角是直角!
三边平方关系:3²+4²=5²,5²+12²=13²,8²+15²=17²,7²+24²=25²,均满足“两短边平方和等于最长边平方”。
问题2.哪个组画出的三角形最大角不是直角?此时三边平方有什么关系?
⑤号组!测量得最大角约104.5°(钝角);三边关系:2²+3²=13,而4²=16,即两短边平方和小于最长边平方。
问题3.观察①-④组规律:满足a²+b²=c²的三角形都是直角三角形。由此你能提出什么数学猜想?
104.5°
1.7.2013
好了,实验结果出来了!我们一起来分析一下。请大家看屏幕,前四个三角形,也就是①、②、③、④,你们量出来的最大角是不是都是90度?没错!而且我们回头看计算结果,它们的三边都满足a²+b²=c²。再看第五个三角形,它的最大角明显不是直角,我们计算一下,2²+3²=13,并不等于4²=16。同学们,看到这里,你们发现了什么规律吗?是不是满足a²+b²=c²的三角形,就是直角三角形呢?
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新知探究
(二)观察比较,提出猜想
我们的猜想:如果一个三角形的三边长a, b, c满足a² + b² = c²(其中c为最长边),那么这个三角形就是直角三角形。
思考:这个猜想一定正确吗?我们能仅凭几个例子就下结论吗?数学是严谨的,我们需要通过逻辑推理来给出更有力的证明!
1.7.2013
通过刚才的动手实验,我们大胆地提出了一个猜想:如果一个三角形的三条边a, b, c满足a²+b²=c²,那它一定是个直角三角形。这个猜想听起来很有道理,但数学需要严谨的证明,不能只靠几个例子。所以,接下来,我们要像数学家一样,用逻辑推理来证明我们的猜想是否正确!
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新知探究
(三)推理论证,形成定理
已知:在△ABC中,BC=a,AC=b,AB=c,且满足 a² + b² = c²(c为最长边)。
求证:△ABC是直角三角形,且∠C = 90°。
01 构造模型
作一个直角三角形 A'B'C',使 ∠C' = 90°,B'C' = a,A'C' = b。
02 计算斜边
由勾股定理得:A'B'² = B'C'² + A'C'² = a² + b²。
03 等量代换
∵ a² + b² = c²,∴ A'B'² = c²,即 A'B' = c。
04 判定全等
在△ABC与△A'B'C'中,三边对应相等,故 △ABC ≌ △A'B'C' (SSS)。
05 得出结论
∵ △ABC ≌ △A'B'C',∴ ∠C = ∠C' = 90°,即△ABC为直角三角形。
【勾股定理的逆定理】如果三角形的三边长 a、b、c 满足 a² + b² = c²,那么这个三角形是直角三角形。
1.7.2013
证明开始!我们已知一个三角形ABC,它的三边满足a²+b²=c²。我们的目标是证明角C是直角。怎么证明呢?我们可以用一个非常巧妙的方法——构造法。我们先画一个我们确定的直角三角形A'B'C',让它的两条直角边正好是a和b。根据勾股定理,它的斜边A'B'的平方就是a²+b²。哎,题目告诉我们a²+b²=c²,所以这个新三角形的斜边A'B'就等于c!现在,两个三角形的三条边都对应相等了,根据“边边边”定理,它们俩就是全等的!全等三角形的对应角相等,所以角C就等于角C',也就是90度!证明完毕!
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新知探究
(三)推理论证,形成定理
勾股定理逆定理:如果一个三角形的三边长a, b, c满足a² + b² = c²,那么这个三角形是直角三角形。其中最长边c所对的内角为直角,该边即为斜边。
c
⚠️ 关键注意:在未通过计算判定三角形为直角三角形前,不能直接称某边为“斜边”,只能描述为“最长边”;只有确认该三角形是直角三角形后,最长边才能正式称作斜边。
勾股数定义:满足a² + b² = c²的三个正整数 a, b, c 称为勾股数。常见实例:(3,4,5)、(5,12,13)、(7,24,25),且勾股数的正整数倍仍是勾股数。
核心要点
勾股数判定双要素:
① 满足a²+b²=c²;② 均为正整数
1.7.2013
通过刚才严谨的证明,我们的猜想得到了证实!这就是我们今天学习的主角——勾股定理的逆定理。大家跟我一起念一遍:如果一个三角形的三边长a, b, c满足a²+b²=c²,那么这个三角形就是直角三角形。这里要特别注意,我们在判断之前,只能称呼最长的那条边为“最长边”,等判断出它是直角三角形后,才能叫它“斜边”。另外,像3,4,5这样,能够构成直角三角形三条边的三个正整数,我们给它们起了个名字,叫做“勾股数”。记住这个名字,以后会经常用到!
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绳子上打结将绳子分成3:4:5的三段,拉直后围成的三角形为什么是直角三角形?
应用新知
解:设三边分别为 3x、4x、5x
导入问题的“埃及三角形”揭秘
3x
5x
4x
① 确定最长边:5x
② 计算:(3x)²=9x2,(4x)²=16x2
(5x)²=25x2
③ 比较:9x2+16x2=25x2
∴ 满足逆定理,它是直角三角形!
1.7.2013
现在,我们能用新知识来揭开古埃及人的秘密了吗?当然可以!他们用的是3:4:5的比例。我们可以把三条边看作3x, 4x, 5x。第一步,找到最长边,是5x。第二步,计算它们的平方:(3x)²=9x²,(4x)²=16x²,(5x)²=25x²。第三步,比较一下,9x² + 16x² 正好等于 25x²!这完全符合我们刚刚学的勾股定理逆定理!所以,这个三角形一定是直角三角形。看,数学的力量多么强大,几千年前的秘密我们一下子就解开了!
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应用新知
判断零件形状是否满足要求
推导核心:
勾股定理逆定理是判定直角的关键,分别验证两个三角形的三边关系,即可确定直角是否存在。
第一步:验证△ABD(∠A)
最长边BD=5,计算:3²+4²=9+16=25=5²。
结论:△ABD是Rt△,∠A=90°(符合)
第二步:验证△BCD(∠DBC)
最长边CD=13,计算:5²+12²=25+144=169=13²。
结论:△BCD是Rt△,∠DBC=90°(符合)
最终结论:该零件完全符合规格要求!
例2(课本P10例题):一个零件的形状如图所示,按规定这个零件中∠A和∠DBC都必须为直角。工人师傅现场量得各边尺寸为:AB=3,AD=4,BD=5,BC=12,CD=13。请你帮师傅判断,这个零件的形状是否符合设计要求?
提分笔记
判定直角三角形的“三步法”:
①找最长边:确定斜边c;
②算平方:分别计算a²、b²和c²;
③比大小:验证a²+b²是否等于c²。
1.7.2013
学会了方法,我们来实战演练一下!看这道例题,一个零件,要求两个角都是直角。工人师傅量出了各边的长度,我们来帮他检验一下是否合格。我们要分两步走。第一步,看左边的三角形ABD,三条边是3, 4, 5。我们用勾股定理逆定理判断一下,3²+4²=25,正好等于5²,所以角A是直角,符合要求!第二步,看右边的三角形BCD,三条边是5, 12, 13。同样地,5²+12²=169,正好等于13²,所以角DBC也是直角!两个角都符合要求,所以这个零件是合格的!大家看,解决这类问题就三步:找最长边,算平方,再比较!
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题型探究:判断是否为直角三角形
题型探究
动手实践:数图识形
01. 基础验证:三边长判定
(课本P11随堂练习1)下列几组数能否作为直角三角形的三边长?请结合勾股定理的逆定理说明理由。
① 9,12,15 ② 12,18,22
③ 12,35,36 ④ 15,36,39
💡 思路提示:先找最长边,再算“两短边平方和”与“长边平方”,最后比较大小。
02. 图形探究:正方形中的直角
(随堂练习2)如图,在正方形ABCD中,边长AB=4,且AE=2,DF=1。请观察图形,找出其中所有的直角三角形,并阐述你的判断依据。
🤝 互动:与同桌交流你的发现,尝试用勾股定理逆定理验证非直观的直角。
?
2
2
4
4
3
1
1.7.2013
接下来是大家大显身手的时候了!这里有两道练习题。第一题,给了四组数,请大家快速判断,哪几组能组成直角三角形?记住我们的三步法:找最长边,算平方,再比较。第二题稍微复杂一点,在一个正方形里,隐藏着几个直角三角形呢?请大家仔细观察,利用我们学过的知识,找出所有的直角三角形,并和你的同桌说说你是怎么判断的。开始行动吧!
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题型探究:判断是否为直角三角形
题型探究
01. 勾股数验证:判断能否构成直角三角形
【题目】下列各组数能否作为直角三角形三边长?说明理由:
(1) 9, 12, 15; (2) 12, 18, 22; (3) 12, 35, 36; (4) 15, 36, 39
【解析】利用勾股定理逆定理(a²+b²=c²):
① 9²+12²=81+144=225=15² →能构成直角三角形
② 12²+18²=468≠22²(484) →不能
③ 12²+35²=1369≠36²(1296) →不能
④ 15²+36²=1521=39² →能构成直角三角形
02. 图形探究:正方形内的直角三角形
【题目】正方形ABCD中,边长AB=4,AE=2,DF=1。
问:图中有几个直角三角形?请判断并证明。
【结论】共存在 2 个直角三角形
① △BCF 是直角三角形
证明:BC=4,CF=3,BF=5
∵ 3² + 4² = 5²,满足勾股定理
∴ ∠C=90°,是直角三角形
② △BEF 是直角三角形
证明:BE²=2²+4²=20,EF²=1²+2²=5
BF²=25,∵ 20 + 5 = 25
即 BE²+EF²=BF²,故为直角三角形
1.7.2013
我们一起来对一下答案。第一题,(1)和(4)是正确的,因为它们满足勾股定理逆定理。大家都做对了吗?第二题,图里有两个直角三角形。一个是△BCF,它的三边是3, 4, 5,很明显是勾股数。另一个就藏得比较深了,是△BEF。我们需要先算出它的三条边的长度的平方,BE²=2²+4²=20,EF²=1²+2²=5,BF²=3²+4²=25。然后发现20+5=25,所以它也是一个直角三角形。大家都找出来了吗?
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思考与讨论:勾股定理与逆定理有何关系?
拓展提升
勾股定理:
条件
Rt△ABC,∠C=90°
结论
a² + b² = c²
逆定理:
a² + b² = c² (c最长)
△ABC是直角三角形
问题1:两者的条件与结论存在怎样的逻辑关系?
关系:条件与结论互逆!前者的条件是后者的结论,前者的结论是后者的条件。数学上称这样的两个命题为“互逆命题”,分别叫原命题和逆命题。
问题2:若三边满足 a²+c²=b² 或 b²+c²=a²,它还是直角三角形吗?
答:是!只要满足“两边平方和等于第三边平方”,就是直角三角形,此时最长边即为斜边,其对角就是直角。
1.7.2013
学完了勾股定理的逆定理,我们来思考一个更深层次的问题:它和勾股定理到底是什么关系?大家看屏幕上的对比。勾股定理是告诉我们,“因为是直角三角形,所以三边满足a²+b²=c²”。而逆定理是告诉我们,“因为三边满足a²+b²=c²,所以是直角三角形”。你发现了吗?它们的条件和结论正好颠倒过来了!在数学上,我们把这样的两个命题叫做“互逆命题”。一个是“原命题”,另一个就是“逆命题”。那大家再想一想,如果三边满足的是a²+c²=b²,它还是直角三角形吗?当然是!只是这时候,b边就是斜边了。
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课堂小结
1.本节课我们学习了什么重要定理?
核心定理:勾股定理的逆定理 —— 如果三角形的三边长 a、b、c 满足 a² + b² = c²,那么这个三角形就是直角三角形。它是通过边长关系判定直角三角形的重要依据。
2.如何运用这个定理判断一个三角形是否为直角三角形?
判定“三步法”:①找:找出三角形中最长的边 c;②算:分别计算两短边的平方和 a²+b² 与最长边的平方 c²;③判:若两者相等,则该三角形为直角三角形;若不等,则不是。
3.它和勾股定理有什么区别和联系?
关系辨析:二者互为逆命题,题设与结论恰好相反。勾股定理是“由形推数”(已知直角三角形,得三边关系),逆定理是“由数判形”(已知三边关系,判定直角三角形);二者结合体现了数学中“数形结合”的核心思想。
4.探究过程中我们用了哪些方法?
科学探究路径:动手实验(拼图、测量)→ 观察猜想(提出假设)→ 推理论证(逻辑证明),这是从特殊到一般的数学发现基本过程。
1.7.2013
好了,一节课很快就要结束了,我们一起来回顾一下今天都学到了什么。首先,我们学习了一个非常重要的定理,是什么?对,勾股定理的逆定理!其次,我们掌握了判断直角三角形的“三步法”,大家还记得是哪三步吗?找最长边,算平方,再比较!然后,我们还理清了它和勾股定理的关系,它们是一对“互逆命题”。最后,我们还体验了数学家发现真理的过程:动手实验、大胆猜想、严谨证明。希望大家都有所收获!
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课堂小结
本节课学习内容梳理:
01 勾股定理的逆定理(判定核心)
若三角形三边 a、b、c(c为最长边)满足 a² + b² = c²,则该三角形为直角三角形。它是几何中判断三角形形状的重要依据,实现了从“数的运算”推导“形的特征”的跨越。
02 判定“三步法”实操
①找:锁定三角形的最长边 c;②算:计算两短边平方和 (a²+b²) 与最长边平方 (c²);③比:若两者相等则为直角三角形,否则不是。
03 互逆命题:性质与判定的呼应
勾股定理是“由形推数”(已知直角三角形得三边关系),逆定理是“由数判形”(已知三边关系定直角三角形)。二者互为逆命题,构成了勾股定理知识体系的闭环。
04 数学思想的渗透与升华
①数形结合:将代数运算与几何图形直观结合;②转化思想:把几何判定转化为代数计算问题;③数学建模:利用定理解决实际生活中的测量、工程检测等问题。
1.7.2013
这张思维导图就是我们本节课的知识精华。核心就是勾股定理的逆定理,它的内容、应用方法,以及它和勾股定理的关系。我们还在探究过程中用到了数形结合、转化等重要的数学思想。希望大家课后能对着这张图,自己再把今天的知识梳理一遍,形成自己的知识体系。
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1.基础必做题:完成教材P11页习题1.2的第1、2题,以及配套补充练习第1题;
2.能力提升题(选做):尝试完成补充练习中的第2、3题,挑战进阶解法;
3.开放实践题:留心观察生活,寻找1-2个应用勾股定理逆定理的实际案例(如建筑、测量等)。
作业布置
1.7.2013
最后是我们的作业时间。基础题请大家务必完成,这是巩固今天所学知识的关键。学有余力的同学可以挑战一下选做题。老师还留了一个开放实践题,请大家做个有心人,去生活中找找,有没有什么地方用到了我们今天学的勾股定理逆定理?比如建筑、测量等等。期待下次课听到你们的分享!
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作业布置
补充练习
01. 勾股定理逆定理应用
题目:如果一个三角形的三边长分别是 6、8、10,那么这个三角形是直角三角形吗?请结合勾股定理逆定理说明判定理由。
💡 解题三步法提示:
① 定长边:找出三条边中长度最大的边(本题为 10);
② 算平方:分别计算三条边的平方值,验证 6² + 8² 是否等于 10²;
③ 判结论:若较短两边的平方和等于最长边的平方,则该三角形为直角三角形。
1.7.2013
这是我们的第一道补充练习题,请大家独立完成。记住我们的三步法:第一步,找出最长边;第二步,计算三条边的平方;第三步,看看较短两边的平方和是否等于最长边的平方。开始吧!
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课堂练习
补充练习 02
📝 题目挑战:已知一个三角形的三边之比为 5:12:13,且它的周长为 60cm,请你求出这个三角形的面积。
提示:先根据比例求出实际边长,再判断三角形的类型,最后计算面积。
💡 解题关键步骤:
1.设元求解:设三边为 5x, 12x, 13x,由周长得 5x+12x+13x=60,解得 x=2,故三边为 10, 24, 26 cm。
2.判定形状:验证 10²+24²=26²,符合勾股逆定理,确认为直角三角形。
3.计算面积:S = ½ × 10 × 24 =120 cm²。
🔍 核心考点与易错点:
✅核心:按比例分配、勾股定理逆定理的应用。
⚠️易错:忽略验证三角形形状,直接计算;设元后计算边长时出错。
💡技巧:见到 5、12、13 这类数,优先联想勾股数组合。
1.7.2013
第二道补充练习有点挑战性哦!它给的不是具体的边长,而是比例和周长。大家需要先根据比例和周长求出三条边的具体长度,然后再判断它是不是直角三角形。如果是,求面积就简单啦!动动脑筋,相信你们一定能解决!
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课堂练习
补充练习 03
▍ 题目呈现
如图,在△ABC中,AB = 13cm,BC = 10cm,AD是BC边上的中线且AD = 12cm。请结合几何定理,求证:AB = AC。
💡 关键思路解析
1. 利用中线性质得 BD = ½BC = 5cm;
2. 在△ABD中验证三边关系:5² + 12² = 13²,符合勾股定理逆定理,故∠ADB = 90°;
3. 由“三线合一”或全等三角形判定,可证△ABD ≌ △ACD,从而得 AB = AC。
1.7.2013
第三道补充练习是一道证明题。要证明AB=AC,也就是证明△ABC是一个等腰三角形。题目给了中线AD的长度,这是一个重要的线索。大家可以尝试在△ABD中运用勾股定理的逆定理,看看能发现什么。加油!
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感谢聆听!
1.7.2013
好了,同学们,今天的数学课就到这里。我们一起探索了勾股定理逆定理的奥秘,希望大家都有所收获。课后记得完成作业,我们下节课再见!
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