师:同学你好,这节课我们继续学习命题与证明的第三课时——证明。通过本节课的学习,希望大家能有以下收获:一、通过具体例子了解几何证明的步骤与书写格式;二、能对几何证明题的思路进行正确分析;三、能规范地书写证明过程,并提供正确依据。
上节课我们一起学习了定理与证明,先来回顾下主要内容。为更好地说明真命题的正确性,我们需正确推理,为此认识了定义、基本事实和定理。有了这些理论依据,从已知条件出发,依据定义、基本事实和已证定理,按逻辑规则推导出结论,这种推导方法叫演绎推理,这个过程就是演绎证明,简称证明。进行证明必须具备理论依据,主要是定义、定理和基本事实。大家还记得学过的一些基本事实和定理有哪些吗?回忆一下。
我们学过的基本事实有5条。关于线段和直线的基本事实:两点确定一条直线;两点之间线段最短。还有:过直线外一点有且只有一条直线平行于已知直线;过一点有且只有一条直线垂直于已知直线。另外,关于平行线的基本事实是同位角相等,两直线平行。那学过的常见定理有哪些呢?谁能列举一些?
学过的关于平行线判定的定理有:内错角相等,两直线平行;同旁内角互补,两直线平行。关于平行线性质的定理有三条:两直线平行,同位角相等;两直线平行,内错角相等;两直线平行,同旁内角互补。还有三角形内角和定理:三角形的内角和等于180度。以及对顶角相等,同角或等角的余角、补角相等等等。
有了这些理论依据,就能帮助我们进行正确的逻辑推理,完成证明。上节课通过一些例题知道了具体证明步骤,先通过一道题目检验下上节课所学内容。已知如图,直线a、b、c在同一平面内,a垂直于c,b垂直于c 。求证:a平行于b 。有答案了吗?相信同学们很快有想法了,看图形,位置关系很清楚,有两个垂直关系。要证明a平行于b ,通过上节课学习,方法很多。老师选择利用“同位角相等,两直线平行”这个基本事实来解决。回到条件,a垂直于c ,b垂直于c ,垂直会带来什么呢?当然是90度。很容易根据垂直定义在图中找到角1和角2都是90度,根据等量代换得到角1等于角2 。最后根据“同位角相等,两直线平行”这个基本事实,得出a平行于b 。来看证明过程:
证明:
因为a垂直于c(已知),
所以角1等于90度(垂直的定义)。
因为b垂直于c(已知),
所以角2等于90度(垂直的定义),
所以角1等于角2(等量代换),
所以a平行于b(同位角相等,两直线平行)。
接着思考,还有别的方法证明吗?当然有,还可以通过垂直找到内错角相等,比如图中的角1和角3 ;或者通过垂直找到同旁内角互补,比如图中的角1和角4 ,这样都能得到a平行b 。也就是还能通过垂直找到内错角相等或同旁内角互补来证明。再思考,由此能发现什么?题中直线a和直线b都是直线c的垂线,最后得到a与b平行,即同一平面内垂直于同一条直线的两直线平行。大家对这个结论应该不陌生,七年级习题中就发现过,现在进行了证明,此结论就可作为判定两条直线平行的依据,以后做题能使用了。
回顾完上节课知识,这节课通过几道例题继续深入学习证明。先看第一道例题:已知如图,角AOB +角BOC = 180度,OE平分角AOB ,OF平分角BOC ,求证OE垂直于OF 。前面学的几何证明题较易从条件思考出证明步骤,这道题似乎不易直接从条件看出。这时想想,能否仔细分析条件和结论,找解决问题的思路,顺着思路找解决途径。
分析从哪入手呢?分析思路可从多种角度,有时可直接从条件入手,有时可从结论入手。这道题同学们试试从结论入手,要证明的结论是OE垂直于OF ,看到垂直结论会想到什么?对,想到垂直定义,根据垂直定义,只要角EOF = 90度就行。看图形,角EOF由角1和角2组成,那是不是算出角1 +角2 = 90度就可以了?这样就有了基本分析,即要证明OE垂直于OF ,只要算出角1 +角2 = 90度。但问题还没最终解决。
再回到条件,有什么发现呢?已知角AOB +角BOC = 180度,180度的一半恰好是90度,而且这两个角是邻补角。还有条件OE和OF分别平分角AOB和角BOC ,利用角平分线定义能得到什么?得到角1 = 1/2角AOB ,角2 = 1/2角BOC ,结合角AOB +角BOC = 180度,通过等式性质得到角1 +角2 = 1/2(角AOB +角BOC) = 90度,最后根据垂直定义得出OE垂直于OF ,问题解决。这是分析过程,分析说明是证明思路的探究过程,不是证明的必要步骤,规范的证明过程很重要。能据此写出证明过程吗?试试。
证明:
因为OE平分角AOB ,OF平分角BOC(已知),
所以角1 = 1/2角AOB ,角2 = 1/2角BOC(角平分线的定义)。
又因为角AOB +角BOC = 180度(已知),
所以角1 +角2 = 1/2(角AOB +角BOC) = 90度(等式的性质)。
所以OE垂直于OF(垂直的定义)。
对于复杂几何证明题,可先进行思路分析,找解决问题途径。分析思路方法多样,有时从结论入手,将要证明的结论转化为较易证明的结论,这体现了数学中的划归思想。有了正确分析,还要有规范证明,步骤书写要按因果关系,有条理且言之有据。思考,通过这道题证明发现了什么?条件中两个角是邻补角,后面两个条件是这两个角的平分线,结论是两条平分线垂直,所以得到真命题:邻补角的角平分线互相垂直。
