师:各位同学,大家好。今天我们一起来复习尺规作图。什么是尺规作图呢?我们把只用圆规和没有刻度的直尺作图称为尺规作图。它包括三个部分内容:第一,5种基本作图;第二,关于三角形的基本作图;第三,与圆有关的作图。下面我们进入第一部分的复习。
5种基本作图,第一种是作一条线段等于已知线段;第二种是作一个角等于已知角。请看作图步骤和作图痕迹。下面我们来复习第三种基本作图——作一个角的角平分线,请看示范。这样我们就做出了∠AOB的平分线OP。
第四种基本作图是作一条线段的垂直平分线,请看示范。这样我们就做出了线段AB的垂直平分线CD。
第五种基本作图是过一点作已知直线的垂线。这里分两种情况,一种是过直线上一点作垂线,另一种是过直线外一点作垂线,请看示范。
首先来看第一种情况,过直线上一点作垂线。按照以上的作图步骤,我们就做出了过直线上一点的垂线。
再看第二种情况,过直线外一点作垂线。按照以上的作图步骤,我们就做出了过直线外一点的垂线。同学们都看清楚了吗?这样我们就复习了5种基本作图,在作图时要注意它们之间的联系和区别。下面我们学以致用。
请看例一,通过审题,下列结论哪个是错误的呢?通过观察作图痕迹,我们发现这是作一个角等于已知角的基本作图,即∠DAE = ∠B。由同位角相等可得两直线平行,即AE∥BC,再利用两直线平行内错角相等,可得∠EAC = ∠C。通过分析我们就发现这道题目答案是D。所以我们要熟练地掌握每一种基本作图,还要将题目的条件进行转化,才能解决实际问题。
再看例二,通过审题,符合要求的是哪一个作图痕迹呢?通过观察图形,我们发现A选项是作一条线段等于已知线段的基本作图,则有BP = BA;B选项是作AC的中垂线,则有PA = PC;C选项是作一条线段等于已知线段的基本作图,则有CP = CA;D选项是作AB的中垂线,则有PA = PB。将线段进行等量代换和逻辑推理,就发现是D选项符合PA + PC = BC的要求。因此我们要认真审题,分析清楚是属于哪一种基本作图,然后将题目的条件进行转化,从而解决实际问题。
好,再看例三。通过审题可以发现这是一道尺规作图与几何证明计算结合的综合题,对于这种类型,我们一般有以下的解题步骤:
一、审题,找出题目当中的关键语句,并将它转化和抽象;
二、析图,分析清楚是属于哪一种基本作图;
三、作图,按照尺规作图要求准确作图;
四、解图,将题目涉及的性质定理进行转化,从而解决实际问题。
下面我们就利用以上的解题步骤来看第一题,通过审题可以发现它的关键语句是分别以A、C为圆心,大于1/2 AC的长为半径,在AC两边作弧。通过分析其实就是要作AC的中垂线。下面我们就按照尺规作图要求作出AC的中垂线MN,分别交AB、AC于点D、O,过点C画CE∥AB,交MN于E点,连接AE和DC。这样我们就完成了第一题的作图,记得要写作图结论,还要保留作图痕迹。
下面来看第2题,怎么求证这个四边形是菱形呢?要证明菱形,我们可以从菱形的定义、边或对角线的角度进行思考,哪个更适合呢?由中垂线的条件我们已经得到AC⊥DE,AO = CO。也就是说两条对角线已经互相垂直,其中一条对角线已经被平分了,我们只要证明另外一条对角线也被平分,问题就得证了,也就是怎么证明DO = EO呢?一般的,我们会证明这两条边所在的三角形全等。怎么证呢?由之前中垂线的条件已经得到,有一对顶角相等,还有AO = CO,还差一个条件。由CE∥AB,我们就可以得到有内错角相等,即∠1 = ∠2,那么我们就可以利用角边角的判定方法证明这两个三角形全等,这样DO就等于了EO,那么利用对角线互相垂直平分的四边形是菱形,从而得证。
下面我们来小结一下刚才的分析思路。刚才我们把证明菱形的问题转化为了证明DO = EO,然后利用了平行线的性质和传统的判别方法从而得证。可见转化思想在我们解题当中的作用,我们还要利用逻辑推理、空间想象能力来解决实际问题。好,请看一下我们的解题过程,希望同学们能够掌握好这样的一个解题方法。
下面我们再看第三个问题,求这个四边形的面积。先根据题目的条件,我们画出图形,怎么求这个四边形的面积呢?由刚才第二问已经知道这个四边形是菱形,就是要求菱形的面积,怎么办呢?我们可以通过菱形的面积公式——对角线乘积的一半,从而得证,也就是问题转化为了怎么求两条对角线的长?
由之前已经得到有AC⊥MN,那么利用它们两个垂直就可以得到同位角相等,两直线就平行,我们就得到有两个三角形相似,即有△ADO∽△ABC。三角形相似,就可以推出有对应边成比例,因为AO = CO,所以DO∶BC = 1∶2。因为BC = 6,所以DO = 3。
这样已经求出了菱形的一条对角线,另外一条对角线怎么办?由△ADC的周长为18,怎么表示呢?为了计算方便,我们假设菱形的边长为x。因为AO = CO,我们假设为y,那么三角形的周长就可以把它表示为2x + 2y = 18,即x + y = 9。这样我们就将所有的问题都转化到了Rt△ADO中。再利用勾股定理,我们就可以得到x2 = y2 + 32,所以y = 4。
