8年级下册泸科版数学 19.3 矩形、菱形、正方形(第2课时) 逐字稿-5,161字

  师:同学们好,今天这节课我们一起来学习矩形、菱形、正方形的第二课时——矩形的判定。首先,我们一起来复习回顾上一节课所学习的内容,请同学们回答问题。第一,矩形是怎样定义的?

  生:有一个角是直角的平行四边形叫做矩形。

  师:第二个问题,矩形有哪些性质呢?我们知道矩形是特殊的平行四边形,我们从边、角、对角线这三个方面概括起来。

  生:矩形的对边平行且相等,四个角都是直角,对角线互相平分且相等。

  师:那么我们如何去判定一个四边形是矩形呢?通过前面的学习,我们知道任何一个图形的定义既是它的一个性质,也是它的一个最基本的判定方法。矩形的定义是有一个角是直角的平行四边形是矩形。知道是平行四边形,再加上其中一个内角是直角,这两个条件就可以判定这个四边形是矩形。也就是说在平行四边形ABCD中,加上其中一个内角,如∠A = 90°,那么用这两个条件我们共同推出平行四边形ABCD是矩形。因此,我们就可以把矩形的定义作为矩形的第一个判定方法。

  那么除此之外,矩形还有哪些其他的判定方法呢?同学们,我们一起来研究。请看,木工师傅在制作窗框后,需要检测所制作的窗框是否是矩形,在他只带一把卷尺的情况下,需要测量哪些数据?测量的根据又是什么呢?同学们,你能帮他想一想办法吗?其实在实际操作当中,木工师傅是这样做的,他不仅要度量窗框的两组对边是否相等,在量得两组对边分别相等的前提下,接着还需要量一量这个窗框的两条对角线的长度,如果对角线的长也相等,那么窗框就一定是矩形。你们知道这其中的道理吗?工人师傅在操作的过程当中进行了两次测量,由第一次量得两组对边分别相等,你们得到怎样的结论?

  生:可以得出这个窗框是平行四边形。

  师:第二次又量得对角线的长也相等,那么木工师傅就通过他的经验判断出这个窗框是矩形。由此同学们可以得到怎样的猜想呢?

  生:对角线相等的平行四边形是矩形。

  师:下面我们就对这个猜想进行一下论证。求证:对角线相等的平行四边形是矩形。我们根据题意画出图形,写出已知、求证。已知在平行四边形ABCD中,AC = BD,求证平行四边形ABCD是矩形。我们目前学习的矩形的判定方法只有定义,强调有一个角是直角的平行四边形是矩形,需要两个条件。那么这里面已经有条件知道它是平行四边形了,那么我们只要证明其中一个内角是90°就可以了,我们选择∠ABC来证明。

  我们如何证明∠ABC = 90°呢?由平行四边形的性质可以知道,AB∥DC,所以∠ABC + ∠DCB = 180°。那么要证∠ABC = 90°,不就是证明∠ABC = ∠DCB吗?那又如何证明这两个角相等呢?根据以往的经验,我们就是证明这两个角所在的三角形全等,即△ABC≌△DCB。

  我们再来看一看如何证明全等?由平行四边形性质可知,对边平行,也就是AB = DC,图形当中还隐含着一个条件——公共边BC。再加上题目的已知条件AC = BD。那么由标注很明显地看得出来,这两个三角形全等是利用边边边(SSS)进行判定的。由此我们就得出∠ABC = ∠DCB,再通过互补就能证出各为90°了,那么问题就得以解决。下面我们就把刚才的分析过程整理一下,规范地写出证明过程。

  证明:因为四边形ABCD是平行四边形,所以AB = DC。又因为AC = DB,BC = CB,所以△ABC≌△DCB(SSS),所以∠ABC = ∠DCB。又因为AB∥CD,所以∠ABC + ∠DCB = 180°,所以∠ABC = ∠DCB = 90°。这里面有平行四边形,再加上其中一个内角90°,所以就得出平行四边形ABCD是矩形。因此通过论证我们就可以得到这句话是一定成立的。

  那么我们就得到了矩形的第二种判定方法,即矩形的判定定理一:对角线相等的平行四边形是矩形。也就是说在四边形ABCD中,如果知道四边形ABCD是平行四边形,再加上AC = BD这两个条件,就可以共同推出四边形ABCD是矩形。我们用集合语言是这样描述的,在平行四边形ABCD中,因为AC = BD,所以平行四边形ABCD是矩形。下面我们就用这个定理来解决一个问题。

  同学们请看,已知如图,在△ABC中,AB = AC,点D是AC中点,直线AE∥BC,过点D作EF∥AB,分别交AE、BC于E、F两点。求证四边形AECF是矩形。这里面有四个条件:AB = AC,点D是AC的中点,AE∥BC,AB∥EF。那么同学们结合图形,然后对照条件认真地分析一下。

  下面我们一起来分析。要证四边形AECF是矩形,根据判定定理一,对角线相等的平行四边形是矩形,我们就要证四边形AECF是平行四边形且对角线AC = EF这两个条件成立。那么要证AECF是平行四边形,我们结合图形和条件,就要证AE∥FC和AE = FC,用一组对边平行且相等来论证这个平行四边形。

  由AE∥BC这个条件可以看出AE∥FC,很显然这是已知条件。那么要证AE = FC,我们根据以往的经验就要证它们所在的三角形全等,即△ADE≌△CDF。那这两个三角形全等又如何证明呢?我们看图,由AE∥BC,两直线平行内错角相等,可以得出∠1 = ∠2。又由条件点D是AC的中点,可以得到AD = CD。再加上图形当中隐含的条件——对顶角相等,即∠ADE = ∠CDF。那么很显然这里面就可以利用角边角(ASA)对这两个三角形的全等进行判定。

  那么第一个问题就得以解决,下面我们再来证明对角线AC = EF。由条件可以看得出来,AC = AB,因此要证AC = EF,就要证AB = EF。那么结合图形来看,要证AB = EF,其实就要证四边形ABFE是平行四边形。

  而平行四边形的条件从题目的已知条件当中就可以直接看出来,由AE∥BC,AB∥EF,那么这里面根据平行四边形的定义,两组对边分别平行的四边形是平行四边形就可以进行判定了。那这里面既证出了AECF是平行四边形,又证出了对角线相等,因此就可以对这个矩形进行判定了。

  好,下面我们就把刚才的逆推过程整理一下,规范地写出证明过程。

  证明:因为AE∥BC,所以∠1 = ∠2。又因为点D是AC的中点,所以AD = CD。在△ADE与△CDF中,因为∠1 = ∠2,AD = CD,∠ADE = ∠CDF,所以△ADE≌△CDF(ASA),所以AE = FC,所以四边形AECF是平行四边形。又因为AE∥BC,EF∥AB,所以四边形ABFE是平行四边形,所以EF = AB。又因为AC = AB,这里面就根据等量代换得出EF = AC,所以四边形AECF是矩形。

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