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9年级上册数学 6.4 探索三角形相似的条件(1)—— 平行线分线段成比例定理及应用 逐字稿-3,280字

  师:同学们,今天我们学习的课题是 6.4 探索三角形相似的条件。活动一,从特殊出发。大家看这个问题,在三角形 ABC 中,D、E 分别是边 AB、AC 的中点。要求证三角形 ADE 相似于三角形 ABC。这个问题的条件是 D、E 为中点,目标是证明这两个三角形相似。我们知道判断两个三角形相似,需对应角相等,对应边成比例。也就是一方面要证明角 ADE 等于角 B,角 AED 等于角 C,角 A 等于角 A;另一方面要证明 AD 比 AB 等于 AE 比 AC 等于 DE 比 BC。那角 A 等于角 A 是公共角,已得证。角等和比例怎么实现呢?从条件出发,由两个中点可知,DE 是三角形 ABC 的中位线,中位线既能得到数量关系,也能得到位置关系。我们能得到 DE 平行于 BC,两直线平行同位角相等,所以角 ADE 等于角 B,角 AED 等于角 C。同时中位线还能得到数量关系,DE 比 BC 等于 1/2。那比例怎么解决呢?回到中点定义,我们能得到 AD 比 AB 等于 AE 比 AC 等于 1 : 2,因为 DE 比 BC 也是 1 : 2,根据等量代换,就能得到这三个比例相等,从而完成证明。

  现在回顾下,角等是怎么证明的?比例是怎么证明的呢?角等主要源于平行,平行又来自中位线,所以角等也是由中点得到的。成比例呢?其实全是由 1 : 2 得到的,也就是在本题中,中点产生平行,进而产生角等;中点产生特殊比例,从而证出边成比例。这是特殊情况,如果从特殊到一般,把中点条件去掉,还相似吗?

  看这幅图,在三角形 ABC 中,点 D、E 分别在边 AB、AC 上,且 DE 平行于 BC。三角形 ADE 和三角形 ABC 相似吗?为什么?观察图形,直觉告诉我们它们相似。同样来分析条件和目标,有用条件只有 DE 平行 BC,目标依然是相似。为得到相似,还是要角等边成比例。平行至少能得到三组角等,但三边成比例怎么得到呢?条件只有平行,不禁要问,平行能得到比例吗?我们来试试看。

  活动三,从平行到成比例。我们用练习本这个平行线的载体,画出三条互相平行的直线 L1、L2、L3,再任意画两条直线 AB,使 AB 与 L1、L2、L3 分别相交于点 A、B、C 和点 D、E、F。大家可以画出不同位置关系的 AB,观察图形,想一想,发现成比例线段了吗?暂停视频思考下。

  如果没发现成比例线段,那发现相等线段了吗?先看左图,通过观察,我们猜想有些线段可能相等,比如 AB 看上去和 BC 长度接近,它们会不会相等呢?怎么证明呢?我们把图单独画出来,在左图中,L1、L2、L3 这三条直线间距相等,这是隐含条件。过点 A、过点 B 做垂线段,蓝色垂线段代表练习本方格,等距,都是两格。要说明 AB 等于 BC,只要说明它们所在的三角形全等。看这组绿色三角形,两条虚线段相等,代表三条平行线间距相等;有一组直角相等;因为直线平行,L1 平行于 L2 平行于 L3,所以同位角相等,因此可证明这两个绿色三角形全等。全等后就能证明 AB 等于 BC 了。设 AB 等于 BC 等于 x,同理可证明 DE 等于 EF,设它们等于 y。现在看看,发现比例线段了吗?AB 比 BC 是否等于 DE 比 EF 呢?等式两边都等于 1,因为 AB 等于 BC,DE 等于 EF。继续看,还能写出其他成比例线段吗?AB 比 AC 是否也等于 DE 比 DF 呢?当然相等,两边数值都是 1 : 2,x 比 2x,y 比 2y。BC 比 AC 等于 EF 比 DF,等式两边数值都是 1/2。进一步,AB 比 DE、BC 比 EF、AC 比 DF 也是相等的,这就是一连串的成比例。

  左图问题解决了,来看右图,猜想下 AB 和 BC 的关系是什么?右图中,L1 和 L2 之间差两格,L2 和 L3 之间相距 3 格。我们把图形摘取出来,和左边一样,过 A 点、过 B 点分别向 L2、L3 做垂线段,AB 被绿色线分成两段相等的线,BC 被两条绿色平行线分割成相等的三段。如果 AB 是 2x,那么 BC 一定是 3x,如果 DE 是 2y,那么 EF 一定也是 3y。发现成比例线段了吗?其实左边那些比例关系在右图依然成立,也就是 AB 比 BC 仍然等于 DE 比 EF,AB 比 AC 仍然等于 DE 比 DF,BC 比 AC 当然等于 EF 比 DF,AB 比 DE 当然等于 BC 比 EF 等于 AC 比 DF。

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