内容正文:
第三章 图形的相似
第1课 相似多边形
新版北师大数学九年级上册数学
第2课时 比例的基本性质
学习目标
1.通过动手测量、计算不同相似图形的边长与周长,经历从特殊到一般的探究过程,自主发现并归纳等比性质,理解等比性质的本质内涵和成立条件.
2.通过小组合作推导相似多边形周长比定理,掌握等比性质在相似图形中的应用方法,能熟练解决相似多边形周长计算和实际设计问题.
3.通过比例变形的探究活动,体会转化、类比、从特殊到一般的数学思想,发展逻辑推理能力和数学建模能力,培养严谨的数学思维品质.
情境启航
问题构建
协作破冰
教师示范
巩固拓展
当堂检测
反思总结
作业设计
目录
情境启航
学校正在打造“数学文化长廊”,需要制作一系列相似的多边形展板.美术老师已经设计好了大小两个相似矩形展板(展示课本图 3-4),大矩形ABCD的每条边都是小矩形EFGH对应边的2倍.现在有三个问题需要大家帮忙解决:
1.如果小矩形的四条边长度之和是12米,大矩形的四条边长度之和一定是24米吗?
2.这个规律对所有相似矩形都成立吗?
3.这个规律对相似三角形、相似五边形也成立吗?
问题构建
活动任务:每个小组拿出课前准备的三组相似图形:
第一组:相似比为2:1的两个矩形
第二组:相似比为3:2的两个三角形
第三组:相似比为4:3的两个正五边形
问题构建
问题1:请小组合作,测量每组图形各边的长度,计算它们的各边长度之和,并填写下表:
图形类型 相似比 较小图形各边和 较大图形各边和 各边和之比
矩形 2:1
三角形 3:2
正五边形 4:3
10.4cm 20.8cm 2:1
10.4cm 15.7cm 3:2
13.0cm 17.4cm 4:3
追问1:观察表格中的数据,你发现了什么共同的规律?请用自己的语言大胆猜想.
猜想:相似多边形的各边长度之和的比等于它们的相似比
问题构建
问题2:这个猜想是我们通过测量三个特殊图形得到的,它一定对所有相似多边形都成立吗?我们能不能用数学方法来证明这个猜想?
暂时不能直接证明所有情况,需要先研究比例的基本性质
问题3:我们先从最简单的情况开始研究.如果两个相似矩形的相似比为k,即= = = =k.请你用含k和小矩形边长的式子表示大矩形的各边,再表示出两个矩形的各边长度之和,计算它们的比.
设EF=a,FG=b,则AB=ka,BC=kb,CD=ka,AD=kb.小矩形各边和=2(a+b)
大矩形各边和=2(ka+kb)=2k(a+b)
各边和之比=所以相似矩形的各边长度之和的比等于相似比k
问题构建
问题4:刚才我们研究了4个相等比的情况.如果是3个相等的比呢?比如两个相似三角形,=k.请你用同样的方法推导它们的各边长度之和的比
设DE=a,EF=b,FD=c,则AB=ka,BC=kb,CA=kc.小三角形各边和=a+b+c
大三角形各边和=ka+kb+kc=k(a+b+c)
各边和之比==k
所以相似三角形的各边长度之和的比也等于相似比k
通过上面两个推导,对于成比例线段之间关系的变形结论,你有怎样的思考?用文字记录你的猜想.
问题构建
追问1:我们发现:当几个比相等时,它们的分子之和与分母之和的比,等于原来每个比的值.你能把这个发现用符号表示吗?
如果那么
追问2:这个命题是真命题吗?请你尝试用代数推理进行严格证明.
证明:∵=k,所以a=kb同理c=kd,e=kf
∴ k
∴这个命题是真命题.
问题构建
追问3:在上面的证明过程中,我们用到了哪一步关键的变形?这一步变形成立的前提条件是什么?
关键变形是 k.成立的前提条件是 b+d+f≠0,因为分母不能为0.
追问4:请你把这个结论推广到任意n个相等比的情况,总结出完整的数学性质.
等比性质:如果那么
协作破冰
问题5:现在我们能用等比性质来证明一开始的猜想——相似多边形的各边长度之和的比等于相似比吗?请你写出完整的证明过程.
证明:设两个相似n边形的相似比为k.
对应边分别为a₁,a₂,…,aₙ和b₁,b₂,…,bₙ
则a₁/b₁=a₂/b₂=…=aₙ/bₙ=k
根据等比性质,(a₁+a₂+…+aₙ)/(b₁+b₂+…+bₙ)=a₁/b₁=k
所以相似多边形的各边长度之和的比等于相似比.
追问:刚才的探究过程中,应用了怎样的数学思想?各组线段之和还能让你联想到哪些知识?
从特殊到一般,各边之和也就是多边形的周长
协作破冰
例1:判断下列说法是否正确,并说明理由:
如果,那么
如果,那么
(3)如果 ,那么
(4)如果 ,那么
(1)错误,缺少条件b+d+f≠0
(2)正确,分母和为12≠0,符合等比性质
(3)正确,分母和为-6≠0,符合等比性质
(4)错误,虽然结果相等,但中间过程-1-1+2=0,因为等比性质要求所有比都相等且分母和不为0
教师示范
问题6:如图3-3,一个矩形广场的长为60m,宽为40m,广场内两条纵向小路的宽均为1.5m,如果设两条横向小路的宽都为xm,那么当x为多少时,小路内外边缘所围成的两个矩形相似?
解:内边缘矩形的长=60-2×1.5=57m
内边缘矩形的宽=(40-2x)m
因为两个矩形相似,对应边成比例,
所以
交叉相乘得:60(40-2x)=57×40
2400-120x=2280
120x=120
x=1
所以当x为1m时,两个矩形相似.
教师示范
问题7:变式思考:如果我们把“两条纵向小路”改为“一条纵向小路”,宽为1.5m,“两条纵向小路”改为“一条纵向小路” ,宽为xm,其他条件不变,那么x的值还是1m吗?为什么?
是.
此时内边缘矩形的长=60-1.5=58.5m,宽=(40-x)m
由相似得
60(40-x)=58.5×40
2400-60x=2340
60x=60
x=1
虽然结果相同,但意义不同,因为对应边的比例关系发生了变化
巩固拓展
拓展应用:学校要制作两个相似的六边形文化展板,较大展板的各边长度之和是36dm,相似比是3:2.求较小展板的各边长度之和.
解:根据等比性质
较大展板各边和/较小展板各边和=
=
较小展板各边和=36×=24dm
当堂检测
1.若则下列各式中正确的是( )
B.
C.
D.
A
当堂检测
2.两个相似多边形的周长比为5:3,其中较大多边形的周长比小多边形多12cm,则较大多边形的周长为______cm
解:设较大多边形周长为5x,则较小多边形周长为3x
5x-3x=12
x=6
5x=5×6=30
30
当堂检测
3.已知且求x、y、z的值
解:设=k,则x=2k,y=3k,z=4k
代入得:4k+9k-4k=18
9k=18
k=2
所以x=4,y=6,z=8.
当堂检测
4.如果,那么k的值是多少?
解:①若a+b+c=0,则a+b=-c,b+c=-a,a+c=-b
==k=-1
若a+b+c≠0,
k=
本题应用了哪种数学思想?
分类讨论
反思总结
1.今天我们是通过哪些步骤一步步探究得出等比性质的?在这个过程中,你认为最关键的一步是什么?
2.等比性质中分母之和不为0,这个条件为什么如此重要?如果忽略这个条件,可能会出现哪些错误?
3.相似多边形的周长比等于相似比,这个结论是如何通过等比性质严格推导出来的?它可以推广到相似三角形、相似四边形等所有相似多边形吗?
作业设计
一、基础巩固作业:
课本第63页 第1题
二、素养类作业
课本第64页 第5、8题
作业要求:书写规范、图形标准、按时上交、及时订错.
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