很多学生反映,平行四边形这一章内容量太大,导致没学会。遇到一个几何问题,不知道用哪条性质或者用哪个判定来解决它。
本文将系统梳理平行四边形的性质和判定,文章有点长,可以先收藏本文,以防需要的时候找不到它。
其实学习平行四边形这一章只需要掌握四个定义,也就是平行四边形、矩形、菱形和正方形的定义,再分别按照边、角、对角线的顺序去梳理它们的性质和判定即可。
第一个方面,关于边的性质。顾名思义,可以肯定平行四边形的两组对边分别平行,这来自平行四边形的定义。沿着一条对角线把平行四边形分成两个全等三角形(SAS即可证明),结合全等三角形的性质,可以得到平行四边形的两组对边分别相等。
第二个方面,关于角的性质。由于两直线平行同旁内角互补,所以平行四边形的四组邻角互补,通过同角的补角相等,进而得到平行四边形的两组对角相等。
第三个方面,关于对角线的性质。两条对角线把平行四边形分成四个小的三角形,这里有两组全等三角形,结合全等三角形的性质,得到平行四边形的对角线互相平分。
首先定义可以作为一个判定。两组对边分别平行的四边形是平行四边形。
关于边的还有两个判定方法。第二个是两组对边分别相等的四边形是平行四边形。通过平行四边形的一条对角线,得到一组全等三角形(SSS即可证明),结合全等三角形的性质,从而有对应角相等。内错角相等,两直线平行,那么就可以证明两组对边分别平行,最终回到平行四边形的定义。
第三个关于边的,有一组对边平行且相等的四边形是平行四边形。一样的,连接平行四边形的一条对角线,可以证明两个三角形全等(ASA即可证明),从而有对应角相等,也就是内错角相等,两直线平行,那么就可以证明两组对边分别平行,最终回到平行四边形的定义。
第二个方面,关于角的判定。由于两组邻角互补的四边形不能保证是平行四边形,这里就不再探究通过邻角的关系得到平行四边形。邻角需要的条件偏多,对角呢?于是就有,两组对角分别相等的四边形是平行四边形。它的证明过程非常简单,因为平行四边形的内角和等于360°,由于两组对角相等,那么我们可以得到任意一组邻角的和等于180°。根据同旁内角互补,两直线平行,最终回到平行四边形的定义。
第三个方面,关于对角线的判定。对角线互相平分的四边形是平行四边形。连接两条对角线,可以得到两组全等三角形,结合全等三角形的性质,根据内错角相等,两直线平行,最终回到平行四边形的定义。
通过学习平行四边形的性质和判定,总结一下学习方法,我们都是从平行四边形的定义出发,推导出关于边、角、对角线的性质;对于平行四边形的判定,从边、角、对角线给出的已知条件出发,通过证明四边形的两组对边分别平行,也就是回到平行四边形的定义,来验证判定方法的正确性。
矩形的性质与判定
有了平行四边形的探究方法,下面我们来看看矩形的性质和判定。首先是矩形的定义,有一个角是直角的平行四边形是矩形。
也就是说,矩形是特殊的平行四边形,所以探究关于矩形的性质就变得很简单。
第一个方面,关于边的性质。那肯定会继承平行四边形的性质。两组对边分别平行且相等,有一个角是直角,所以导致矩形的邻边互相垂直。
第二个方面,关于角的性质。由于两直线平行,同旁内角互补,又有一个直角,从而得到矩形的四个内角都是直角,即四个内角相等。
第三个方面,关于对角线的性质。由于矩形的四个内角都是直角,那么我们可以得到一组新的三角形全等,进而得到矩形的对角线是相等的。于是矩形关于对角线的性质,矩形的对角线互相平分且相等,互相平分是继承的平行四边形的性质。
首先定义肯定是可以作为一个判定的,有一个角是直角的平行四边形是矩形。
把平行四边形弱化变成四边形,我们就产生了第二个判定方法,有三个角是直角的四边形是矩形。通过同旁内角互补,两直线平行,可以证明这样的四边形是平行四边形,进而回到矩形的定义。
然后第三个判定方法,我们通过矩形关于对角线的性质的特殊性,我们可以得到对角线相等的平行四边形是矩形。由于对角线相等,我们可以得到一组全等三角形,从而对应角相等,又这组对应角是同旁内角,两直线平行同旁内角互补,故得这两个角都是直角,进而回到矩形的定义。
然后一样的把平行四边形弱化变成四边形,那就得到对角线互相平分且相等的四边形是矩形。
菱形的定义是有一组邻边相等的平行四边形是菱形。很明显菱形也是特殊的平行四边形,探究菱形的性质与判定的过程跟矩形的类似。
第一个方面,关于边的性质。很明显,它继承了平行四边形的性质,菱形的两组对边分别平行且相等,由于菱形的邻边又相等,故有菱形的四条边都相等。
第二个方面,关于角的性质。很明显,它完全继承了平行四边形的性质,也就是菱形的四组邻角互补,两组对角相等。
第三个方面,关于对角线的性质。其实我们把菱形沿对角线切开,就得到一组全等等腰三角形,于是有菱形的每一条对角线平分每一组对角。结合等腰三角形三线合一的性质,我们马上可以证明菱形的对角线互相垂直平分。
首先是定义可以作为第一个判定方法,有一组邻边相等的平行四边形是菱形。
把平行四边形这个条件弱化成四边形,得到菱形的第二个判定,四条边都相等的四边形是菱形。由于四条边都相等,则四边形的两组对边分别相等,可以得到这个四边形是平行四边形,进而回到菱形的定义。
第三个就是从对角线的角度来探究菱形的判定方法。根据菱形的对角线的特殊性,那就是对角线互相垂直的平行四边形是菱形,把平行四边形弱化成四边形,得到菱形的第四个判定方法,对角线互相垂直平分的四边形是菱形。
首先要知道,正方形的定义,既是矩形又是菱形的四边形是正方形。当然正方形是一种特殊的正多边形。当边数为4的时候就是正方形,所以说按照正多边形的普遍定义,我们还可以得到正方形的另外一种定义,那就是四条边都相等,四个角都相等的四边形是正方形,这是关于正方形的第二定义。接下来探究四边形的性质。
第一个方面,关于边的性质。正方形的四条边都相等,邻边互相垂直。
第二个方面,关于角的性质。正方形的四个内角都是直角。
第三个方面,关于对角线的性质。它继承了矩形的和菱形关于对角线的性质,即正方形的对角线互相垂直平分且相等,每一条对角线平分每一组对角。当然,还有它的特殊性,正方形的每一条对角线与边所形成的夹角都是45°,这是正方形的特殊性。
正方形的判定非常多,我们就不按边、角、对角线的顺序来探究。我们换一个角度,我们通过矩形、菱形、平行四边形、四边形这四个方面来一一梳理。
有一组邻边相等的矩形是正方形,然后通过对角线的特殊性,怎么特殊化就可以变成正方形呢?我们加点菱形的对角线的特性,那就是对角线互相垂直的矩形是正方形。
有一个角是直角的菱形是正方形,然后加点矩形的特殊性,矩形的对角线是相等的,所以说对角线相等的菱形是正方形。
有一组邻边相等且有一个角是直角的平行四边形是正方形,这个判定方法很常用。然后通过对角线的特殊性,于是就有对角线互相垂直且相等的平行四边形是正方形,这个判定方法很少用。
四条边都相等且有三个角是直角的四边形是正方形,通过对角线的特殊性,那就是对角线互相垂直平分且相等的四边形是正方形,以上就是关于正方形的性质和判定。
平行四边形、矩形、菱形、正方形的性质和判定这部分内容,表面上感觉各种性质和判定一大堆,其实按照边、角、对角线的顺序去理解和推导,大脑形成知识体系,简直就是小菜一碟。
要想学好几何,其实就是要学会从定义和公理出发,得到相关的定理,再结合定理推导出更多的定理。
请注意,靠题海战术是学不好几何的,明白几何中的那些定义、公理、定理是怎么来的非常重要,做题的目的是理解几何体系中每一个定理的来龙去脉,在脑子里形成几何学的导图,遇到新的问题就可以用类似的方法解决,这才是学习几何的科学方法。
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