内容正文:
第14章 全等三角形
14.2 三角形全等的判定(第4课时)
尺规作角、平行线与三角形
数学新教材人教版 八年级上册
情境引入
不用量角器怎样复制角
情境
用直尺和圆规作一条线段等于已知线段,已经可以完成。角度没有刻度可读时,能不能也准确复制一个角?
思路
把已知角放入一个三角形,再复制这个三角形的三条边。全等三角形的对应角相等,为复制角提供依据。
新知讲授
把角放进三角形
观察与思考
在角AOB两边分别取C、D,连接CD。原角AOB就是三角形COD在O处的内角。
理解与表达
只要作出一个与COD全等的三角形,对应的O处角就与原角相等。这样把作角转化为复制长度。
新知讲授
为什么通常取OC等于OD
观察与思考
以O为圆心、任意适当长度为半径作弧,与角两边交于C、D,就保证OC=OD。
理解与表达
两条半径相等使作图更方便,但复制时仍须保持第三条边CD。只有两条半径相同,不能确定角的大小。
例题讲解
示例
已知角AOB,用直尺和圆规作角A′O′B′,使它等于角AOB。
答:先确定C、D,再记录半径OC及弦长CD。
以O为圆心、适当长为半径作弧,交OA、OB于C、D。
圆规记录OC;再记录连接两个交点的弦CD。
必须复制弦CD的长度,不能复制圆弧长度。
例题讲解
示例
已知角AOB,用直尺和圆规作角A′O′B′,使它等于角AOB。
答:作射线O′A′,以O′为圆心、OC为半径作弧,交射线于C′。
任取新顶点O′,作射线O′A′。
保持圆规半径OC,得到O′C′=OC。
两个大弧的半径必须相同。
例题讲解
示例
已知角AOB,用直尺和圆规作角A′O′B′,使它等于角AOB。
答:以C′为圆心、CD为半径作弧,与上一弧交于D′,作射线O′D′,即为O′B′。
C′D′=CD由最后的弧保证。
同时O′D′=OD,由两条大弧半径相等保证。
最后一弧的圆心是C′,不是O′。
例题讲解
示例
已知角AOB,用直尺和圆规作角A′O′B′,使它等于角AOB。
答:由SSS判定COD与C′O′D′全等,对应角相等。
OC=O′C′、OD=O′D′、CD=C′D′。
三边分别相等,因此角。
作图说明每条边来自哪个半径,证明说明三边为何足够。
例题讲解
示例
复制角时已经作出O′C′=OC、O′D′=OD,却随意取D′而不控制C′D′。能保证角相等吗?
答:不能。
两条半径只保证两边相等,夹角仍可改变。
还必须复制CD,利用SSS固定角的大小。
忽略弦长等于忽略决定两射线夹角的第三条边。
新知讲授
作平行线可以转化为什么
观察与思考
同位角相等,两直线平行;内错角相等,两直线平行。复制一个角,就能构造平行线判定所需要的等角。
理解与表达
先选一条截线,让它经过指定点并与已知直线相交,再在新顶点复制相应的同位角或内错角。
例题讲解
例4
如图,已知直线AB及直线AB外一点C。利用直尺和圆规过点C作直线AB的平行线CD。
答:过C作截线CE交AB于E,再在C处作同位角,反向延长CD。
先作一条经过C且与AB相交的直线,F在EC的延长线上。
用复制角的方法作。
同位角相等,故CD平行AB。
复制角时选择正确一侧,使所作两角确实为同位角。
例题讲解
示例
如图,已知直线AB及直线AB外一点C。利用直尺和圆规过点C作直线AB的平行线CD。为什么所得直线CD与AB平行?
答:因为同位角与相等。
ECF是一条截线,角的两组边分别在AB、CD及截线上。
作图保证同位角相等,应用平行线判定。
角相等还须说明它们是同位角或内错角。
例题讲解
示例
如图,已知直线AB及直线AB外一点C。利用直尺和圆规过点C作直线AB的平行线CD。能否利用内错角相等的方法作图?
答:能,在处作的内错角,所得直线同样平行。
以为一边,在直线上点的另一侧复制。
内错角相等,两直线平行。
同位角与内错角两种作法都必须核对射线方向。
新知讲授
已知两边和夹角怎样作图
观察与思考
先复制夹角,确定两条射线的方向;再沿两条射线分别截取已知边长;连接两个截点。
理解与表达
这个顺序与SAS判定相对应。若先把两条边随意放置再连起来,夹角就无法得到保证。
例题讲解
例5
如图,已知线段a、b和角α,求作三角形ABC,使AB=a、AC=b、角A=角α。
答:先作角DAE=角α,在AD上截AB=a,在AE上截AC=b,连接BC。
复制角α,得到两条射线AD、AE。
用圆规在两射线上截取指定的长度。
连接BC,三角形ABC即为所求。
角α必须夹在边a与b之间。
例题讲解
示例
如图,已知线段a、b和角α,求作三角形ABC,使AB=a、AC=b、角A=角α。说明所作图形为何满足要求。
答:AB=a、AC=b由截长保证,角BAC=α由复制角保证。
、分别在、上,故与是同一个角。
这三项正是题目指定的两边和夹角。
证明的是三个作图要求,不能只写“看图可知”。
例题讲解
示例
在例5作图中,把a、b分别放到另一条射线上,所得三角形与原三角形是否全等?
答:全等。
两条边长仍为a、b,夹角仍为α。
由SAS判定全等,位置可能互为翻折。
边的摆放次序可以改变位置,不改变形状和大小。
新知讲授
已知两角和夹边的作图
观察与思考
先作已知夹边AB=a,再在AB同一侧的A、B两端分别作角α、β,两射线交于C。
理解与表达
两角之和必须小于180度,交点才构成三角形。作图完成后,AB是两个已知角的夹边,对应ASA。
课堂练习
练习
如图,用直尺和圆规作一条直线,使这条直线过三角形ABC的顶点A,并且与边BC平行。
答:以AB为截线,在A处作角ABC的内错角,延长所得射线为直线。
用复制角方法在处作与相等的内错角。
内错角相等,所以所作直线平行BC。
AB已经是一条可用的截线,不必另外作一条。
课堂练习
练习
如图,用直尺和圆规作一个三角形,使这个三角形的两角分别等于角α、角β,这两角的夹边等于线段a。
答:作AB=a,在AB同侧作角CAB=α、角CBA=β,两射线交于C。
先复制长度a得到AB。
分别以A、B为顶点复制两个已知角,使射线向同侧相交。
两个给定角之和应小于180度,且分别在底边的两个端点。
例题讲解
示例
按上一题作出ABC,说明为什么它满足“角A=α、角B=β、AB=a”。
答:三个条件分别由两次复制角和一次复制线段保证。
C位于A处所作射线上,所以角CAB=α。
C也位于B处所作射线上,所以角CBA=β;AB按长度a作出。
交点必须同时位于两条射线上,才能同时满足两个角度条件。
课堂练习
练习
如图,点C在角AOB的边OB上,利用直尺和圆规过C作射线OA的平行线CD。
答:以OB为截线,在C处复制角AOB的同位角,得到射线CD。
延长线段,使处有与同向的射线。
复制相应同位角,由同位角相等得CD平行OA。
使用OB的延长方向时,要确认与原角的一边同向。
课堂练习
练习
如图,已知三角形ABC,利用直尺和圆规作三角形ABD,使角,AD=AC,且D与C在AB的不同侧。
A
B
C
D
答:在AB另一侧复制角BAC,再在所得射线上截AD=AC,连接BD。
以A为顶点、AB为一边,在指定侧复制角。
用圆规截取AC长度得到D,再连接BD。
“不同侧”是位置条件,复制角时就要选对一侧。
例题讲解
示例
按上一题作出ABD,证明ABC与ABD全等。
A
B
C
D
答:由SAS全等。
AB公共、AC=AD、。
两边和夹角分别相等,所以ABC与ABD全等。
作图给出的条件可直接作为全等证明中的已知。
例题讲解
示例
想作三角形,两个角分别为100度和90度,是否能完成?为什么?
答:不能。
两角之和190度已经超过三角形内角和180度。
不存在满足要求的第三个正角。
作图之前先检查给定角度是否满足存在条件。
例题讲解
示例
复制一个已知角时,第一次作弧可以取不同的适当半径吗?
答:可以,但同一次复制中两处使用的半径必须一致。
半径改变会改变辅助三角形的大小,但原角大小不变。
复制该辅助三角形的三边,仍得到相等的对应角。
“任意适当长”不表示前后两次可随意改成不同半径。
方法归纳
尺规作图的基本步骤
先分析再动手
① 把目标转成可复制的线段和角。
② 由已知条件选择SSS、SAS或ASA对应的构造。
每一步有依据
① 圆弧保证等距离,射线交点保证同时满足角条件。
② 最后用全等或平行线判定说明图形正确。
例题讲解
示例
复制角完成后,为什么要作射线O′D′,而不只画线段O′D′?
答:因为一个角的两边是射线。
D′只是确定新射线方向的点。
继续延长并用射线表示,才完整描述所求角。
三角形的边是线段,角的边是射线,表达对象不同。
例题讲解
示例
一个复制角的作图只留下两个角,没有保留C、D、C′、D′或圆弧,能否从图中核对每一步?
答:难以核对,应保留关键交点和作图圆弧。
交点显示半径和弦长如何复制。
作图痕迹与文字步骤共同支持正确性说明。
保留关键圆弧,不等于保留无关的杂线。
新知讲授
从全等判定反推作图顺序
观察与思考
SSS先作一条边,再用两弧找第三点;SAS先作夹角,再截两边;ASA先作夹边,再作两端角。
理解与表达
这三种顺序都把第三个顶点逐步固定。选对顺序,可以减少试画,也能直接写出作图正确性的理由。
课堂总结
尺规作图
复制角
等半径加等弦,用SSS保证等角。
作平行线
复制同位角或内错角。
SAS作图
作夹角→截两边→连接。
ASA作图
作夹边→作两角→取交点。
检验
核对位置、长度、角度和存在条件。
针对训练
训练
复制角时复制了辅助三角形的三条边,证明角相等的判定依据是什么?
答:SSS。
三边分别相等,三角形全等,对应角相等。
圆规记录的是长度,不是直接记录度数。
针对训练
训练
已知两边和夹角作三角形,先作______,再截取______。
答:夹角;两条已知边。
角确定射线方向,边长确定端点位置。
SAS中的角是两条边的公共顶点处的角。
针对训练
训练
判断下列说法。
(1) 复制角可以只复制两条半径,不复制弦长。
错误
夹角尚未确定。
(2) 过点作平行线可利用同位角相等。
正确
这是平行线判定。
(3) 两角和夹边作图,两角之和必须小于180度。
正确
第三个内角必须大于0度。
作图正确性和图形存在性都要检查。
针对训练
训练
作AB=5、AC=4、BC=3,固定AB后,以A、B为圆心的两弧半径分别取多少?
答:4和3。
到A的距离是AC,到B的距离是BC。
圆心与待定点连接的边决定半径。
针对训练
训练
已知两角为48度和67度,用夹边作三角形后,第三角为多少?
答:65度。
度。
数值检查可辅助发现角被作成补角的错误。
针对训练
训练
复制角α时不慎在另一侧作出其补角180度减α,两个辅助三角形还能按原对应关系全等吗?
答:一般不能。
所得到的夹角改变,第三条弦长通常也改变。
应核对新交点所在侧及射线方向。
若α=90度会形成特殊例外,不能据此认为任意角都正确。
针对训练
训练
直线EF截AB、CD,作得一对同位角都为58度。证明AB平行CD。
答:AB平行CD。
同位角相等,两直线平行。
作图后的证明只需引用正确的平行线判定。
针对训练
训练
作ABC与ABD,使AB公共、AC=AD、。若BC=7厘米,求BD。
A
B
C
D
答:7厘米。
SAS得ABC与ABD全等。
对应边BC=BD。
构造给出全等条件,性质给出未直接复制的第三边。
针对训练
训练
木工需要复制一块三角形板的顶角,不使用量角器。请说明用直尺和圆规完成的方法与依据。
答:在角两边作等半径交点,复制半径和两交点间的弦,连接新顶点与新交点。
三条辅助边被完整复制。
SSS保证辅助三角形全等,所以对应顶角相等。
实际复制的是辅助三角形的长度信息。
针对训练
训练
一条直线表示现有车道边线,给定线外点。用直尺和圆规画出过且与现有边线平行的新边线,并说明依据。
A
B
P
E
F
D
答:过P作截线与原线相交,复制一对同位角,延长所得射线为新边线。
同位角由复制角保证相等。
同位角相等,两边线平行。
先让截线经过指定点,再在该点复制角。
方法归纳
本课解题方法
以判定指导作图
① SSS复制三边,SAS复制夹角与两边,ASA复制夹边与两角。
② 先确定能够唯一固定第三顶点的条件顺序。
作图后说明理由
① 每条圆弧或射线都对应一个条件。
② 用全等性质或平行线判定验证目标,并检查所在侧。
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