师:同学们好,今天我们一起来学习多边形。生活中处处有数学,观察下列图片,你能找到一些由线段围成的图形吗?像三角形、长方形、五边形、六边形。在这些图形中,除了三角形,还能看到四边形、五边形、六边形。请同学们回忆一下,什么是三角形呢?
生:由不在同一条直线上的三条线段首尾顺次相接所组成的图形,英文叫Triangle,叫做三角形。
师:想一想,这些图形从构成上看有什么共同特点?类比三角形的定义,你能得出什么叫四边形、五边形、多边形吗?
生:在平面内,由四条线段首尾顺次相接组成的图形叫做四边形。在平面内,由五条线段首尾顺次相接组成的图形叫做五边形。
师:同学们要注意,四边形、五边形的定义与三角形有所不同。因为三个点一定在同一平面内,而4个及以上的点有可能不在同一平面内,所以要加上“在同一平面内”这个条件。由此,我们可以得出多边形的定义:在平面内,由一些线段首尾顺次相接组成的封闭图形叫做多边形。关于多边形的定义,同学们要注意以下几点:一、在平面内;二、线段首尾顺次相接;三、是封闭图形。如果一个多边形由三条线段组成,那么这个多边形就叫做三角形,所以三角形是边数最少的多边形。如果一个多边形由4条线段组成,那么这个多边形叫做四边形,以此类推。如果一个多边形由n条线段组成,那么这个多边形就叫做n边形,这里的n是大于或等于3的整数。
回忆我们学过的三角形的顶点、边、内角、外角等概念,以五边形为例,我们一起来研究多边形的有关概念。首先回顾一下三角形的相关概念,如图,在三角形ABC中,线段AB、BC、AC是三角形的边,点A、B、C是三角形的顶点,∠A、∠B、∠C是三角形的内角,∠1、∠2都是三角形的外角。类比三角形,我们先来学习多边形的表示方法。多边形用图形名称以及它的各个顶点的大写字母表示,字母按照顶点的顺序书写,可以顺时针,也可以逆时针,如五边形ABCDE或五边形AEDCB。其次来学习多边形的组成,我们从以下几点来说:点A、B、C、D、E是五边形的顶点,线段AB、BC、CD、DE、AE是五边形的边。根据多边形相邻两边组成的角,叫做多边形的内角,所以∠A、∠B、∠C、∠D、∠E是五边形的内角。多边形的边与它的邻边的延长线组成的角叫做外角,如图,∠1、∠2等都叫做多边形的外角。我们可以发现五边形每个顶点处有一个内角,两个外角。所以n边形有n个顶点,n条边,n个内角,2n个外角。
在多边形中,还有一类特殊的线段,连接多边形不相邻的两个顶点所得到的线段叫做多边形的对角线。请同学们思考,五边形ABCDE共有几条对角线?请画出它的所有对角线。
生:以A为顶点连接与它不相邻的顶点,所得到的线段有AC、AD;以B为顶点连接与它不相邻的顶点,所得到的线段有BD、BE;以C为顶点,连接与它不相邻的顶点(重复不算)有线段CE这一条对角线;再分别以D和E为顶点连接对角线,不再有新的对角线产生。所以五边形一共有5条对角线。
师:观察,你能说出这两个图形的异同点吗?如图一,可以发现画出四边形ABCD的任何一条边所在的直线,如果整个四边形都在这条直线的同一侧,这样的四边形叫做凸四边形。如图2,四边形ABCD就不是凸四边形,因为画出边BC或CD所在的直线,整个四边形不都在这条直线的同一侧。类似的,画出多边形的任何一条边所在的直线,如果整个多边形都在这条直线的同一侧,这样的多边形就叫做凸多边形。本节我们只讨论凸多边形。
练习:下列图形中哪些是凸多边形?
生:根据定义,图一、图3、图5、图6存在某条线段所在的直线,使得图形不都在直线的同一侧,所以它们都不属于凸多边形,仅图2、图4属于凸多边形。
师:在我们的凸多边形中,还有一类特殊的多边形,我们把各个角都相等,各条边都相等的多边形叫做正多边形。如图,三条边都相等且三个内角都相等的三角形,我们称之为正三角形或者等边三角形;四条边都相等且四个内角都相等的四边形,我们称之为正四边形或正方形;五条边都相等且五个内角都相等的五边形,称之为正五边形;类似的,六条边都相等且六个内角也相等的六边形,我们称之为正六边形。同学们要注意,正多边形要求各条边都相等,且各个内角也都相等,这两个条件必须同时具备,缺一不可。
练习:下面多边形是正多边形吗?如果不是,请说明为什么?
生:根据定义,这两个图形都不属于正多边形。因为第一个图形不符合四个内角都相等,第二个图形不符合四条边都相等。
师:下面我们重点来研究多边形的对角线。请同学们动手画一画,从多边形的一个顶点出发,可以得到几条对角线?这些对角线把这个多边形分割成了多少个三角形?多边形一共有多少条对角线?
