相交線與平行線(未完)

在本章的學(xué)習(xí)中,我們主要探索的是線與線之間的關(guān)系舟茶,那么在探索這一章的內(nèi)容之前柿冲,我們用點(diǎn)線面之間的關(guān)系作為基礎(chǔ)茬高,因?yàn)辄c(diǎn)線面就是基本的幾何圖形,這不光是對于這一章的浪漫假抄,可能對于初中和高中的整個幾何都是很重要的怎栽。

那么首先就是點(diǎn)和點(diǎn)之間的關(guān)系,比如任意的兩個點(diǎn)宿饱,有幾種不同的位置關(guān)系呢熏瞄?有兩種,第一種就是兩個點(diǎn)是分開的谬以,也就是不重合的强饮,而另外一種就是重合在一起的,這樣的點(diǎn)事上不能說是兩個點(diǎn)为黎,所以這種情況我們不再考慮邮丰。那么第一種,兩個點(diǎn)不重合的位置關(guān)系又是怎樣的呢铭乾?我們想象一下剪廉,這兩個點(diǎn)一定是在一條直線上的,而他也一定是在同一個平面里的炕檩。

那么三個點(diǎn)又有怎樣的位置關(guān)系呢斗蒋?三個點(diǎn)重合的情況不考慮在內(nèi),所以三個點(diǎn)事實(shí)上有兩種情況重合除外,第一種就是三個點(diǎn)泉沾,在同一條直線上捞蚂,這樣的位置關(guān)系,我們可以叫他三點(diǎn)共線爆哑,而另外一種就是三個點(diǎn)洞难,不在一條直線上,像這樣的位置關(guān)系也就叫做三點(diǎn)不共線揭朝,而以上的兩種情況都是三點(diǎn)在同一平面內(nèi)的队贱,因?yàn)槿齻€點(diǎn)必定會在同一平面內(nèi)。

那么任意的兩條直線又會有幾種不同的位置關(guān)系呢潭袱?有兩種柱嫌,一種就是香蕉,第二種是不香蕉屯换,而不相交的兩條直線编丘,也就是平行線那么,哪些位置關(guān)系是比較特殊的呢彤悔?我認(rèn)為在香蕉里面有一種情況會比較特殊嘉抓,那就是當(dāng)一條直線與另外一條直線相交時,這兩條線所形成的四個角都相等晕窑,我們稱這兩條線垂直抑片。

那么任意的兩個平面又有幾種不同的位置關(guān)系呢?除了重合之外杨赤,有兩種位置關(guān)系敞斋,第一種位置關(guān)系就是這兩個平面相交,因?yàn)槠矫媸菬o線的疾牲,所以這兩個平面會有交線植捎,也就是這兩個平面相交的地方是一條直線。而另外一種情況就是兩個平面不相交阳柔,也可以說是平行焰枢。

這也就是點(diǎn)與點(diǎn),線與線盔沫,面與面之間的位置關(guān)系医咨。

那么接下來我們需要定義相交與平行以及垂直。

在同一平面內(nèi)架诞,兩條直線的位置關(guān)系有兩種,相交和平行(重合除外)

那么干茉,首先我們?nèi)绾味x兩條直線是相交線呢谴忧?相交線的定義就是,兩條直線交于一點(diǎn),我們稱這兩條直線相交沾谓,而這兩條直線為相交線委造。而平行線的定義就是在同一平面內(nèi),不相交的兩條直線叫做平行線均驶。

而在相交直線中昏兆,有一種特殊的位置關(guān)系,也就是我們剛剛說過的垂直妇穴。那么過一點(diǎn)可以作多少條直線與已知直線垂直呢爬虱?如果不是在同一個平面內(nèi)的話,會有無數(shù)條腾它,而在同一平面內(nèi)過一點(diǎn)跑筝,有且只有一條直線與已知直線垂直。那么瞒滴,直線外一點(diǎn)與直線的距離又是什么呢曲梗?當(dāng)我們連接直線外一點(diǎn)與已知直線上的各點(diǎn)的所有線段中,我們可以發(fā)現(xiàn)妓忍,垂直于這條直線的這個線段最短虏两,這樣的線,我們就叫他垂線段世剖,垂線段就是從直線Y一點(diǎn)與一條直線的垂線定罢,這個點(diǎn)和垂足之間的線段叫做垂線段。連接直線外一點(diǎn)搁廓,與直線上各點(diǎn)的所有線段中引颈,垂線段最短,我們也可以把這個境蜕,簡述為垂線段最短蝙场,比如三角形中,這條垂線段就相當(dāng)于三角形的高粱年。

當(dāng)我們知道了相交線與平行線的定義之后售滤,接下來我們就要探索的就是見與見之間的關(guān)系,那么首先我們要先將幾條直線相交所形成的一些角命名台诗。

當(dāng)兩個直線相交的時候完箩,會形成四個角,有一個公共頂點(diǎn)拉队,并且一個角的兩邊分別是另一個角的反向延長線弊知,就這樣位置關(guān)系的兩個角就互為對頂角。

對頂角

就如上圖中的角一和角二粱快,而對頂角的性質(zhì)就是他們的角度相等秩彤。

當(dāng)兩條直線相交叔扼,只有一條公共邊,他們的另一邊互為反向延長線漫雷,就這樣位置關(guān)系的角互為鄰補(bǔ)角瓜富。

就如圖中的角三和角四,鄰補(bǔ)角的性質(zhì)就是鄰補(bǔ)角互補(bǔ)降盹,也就是他們的角度相加等于180度与柑。而在相交線中,一個角的鄰補(bǔ)角會有兩個蓄坏。

在上面這個圖中价捧,兩條直線被第三條直線所截,像這樣的我們稱它為三線八角(為了方便剑辫,后面的一些證明題也會用這個圖)干旧。

在兩條直線被第三條直線所形成的角中,這兩個角都在兩直線的同側(cè)妹蔽,并且第三條直線的同旁椎眯,具有這樣位置關(guān)系的一對角叫做同位角,就比如途中的角三和角四胳岂。若兩個角都在兩條直線之間编整,并且在第三條直線的兩旁,那么我們稱具有這樣位置關(guān)系的一對角為內(nèi)錯角乳丰。就如上圖中的角四和角五掌测。如果兩個角都在兩條直線之間,并且在第三條直線的同行产园,那么具有這種位置關(guān)系的一對角我們稱它為同旁內(nèi)角汞斧,就如上圖中的角一和角四。

現(xiàn)在已經(jīng)知道了平行線的定義什燕,我們現(xiàn)在該如何判斷兩條直線是否平行呢粘勒?剛才我們對平行線的定義是,在同一平面內(nèi)屎即,不相交的兩條直線庙睡,如果我們現(xiàn)在想要判斷兩條直線是否平行的時候,我們需要將兩條直線無限延長技俐,這樣才可以確保直線上是否有交點(diǎn)乘陪,但是顯然這個方法在有限的世界里是無法完成的,那么我們又是否能用角的關(guān)系判定兩直線平行呢雕擂?

那么接下來我們將要探索平行線的判定啡邑,以及平行線的性質(zhì)。


如果想要借助一個三角板和一把直尺井赌,過直線外一點(diǎn)畫一條直線與已知直線平行谣拣,有很多種方法募寨。如圖族展,我們已知直線L森缠,現(xiàn)在要過點(diǎn)M做直線L與已知直線平行,首先我們把三角板到一個邊和已知直線對齊仪缸,整體沿著一個直線方向移動贵涵,那么我們就需要一個直尺來固定,然后讓三角板順著咫尺的方向向定M平移恰画。

在上面的兩個圖的平移過程中宾茂,為了確保兩條直線平行,我們發(fā)現(xiàn)有兩個角必須相等拴还,那就是圖一中的角三和角四相等跨晴,圖二中的角一和角二相等。這些角的大小始終不變片林,對于我們判定兩條直線平行會有什么啟示嗎端盆?

我們發(fā)現(xiàn)角一和角二,角三和角四费封,都是同位角焕妙,那么我們是否能用同位角相等,來判定兩直線平行呢弓摘?這個我們是無法證明的焚鹊,但是因?yàn)榇蠹叶枷嘈牛赃@是不證自明韧献,也就是公理末患,但是為了方便,我們還是把它叫做平行線判定定理1锤窑。

接下來我們就可以借助已有的觀念璧针,去探索更多。

在這個圖里面果复,我們猜想陈莽,角1等于角8,角5等于角4(內(nèi)錯角相等)這樣可能也能判定兩條直線平行虽抄,而這個我們就可以借助同位角相等走搁,兩直線平行來證明。

在上圖的推理中迈窟,我們發(fā)現(xiàn)每一步之間都是有很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系的私植,所以內(nèi)錯角相等,兩直線平行是我們用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)邏輯推出來的车酣,像這樣可以證明的曲稼,我們把它稱作為定理索绪, 而內(nèi)錯角相等兩直線平行就是平行線判定定理2。

那么在圖中的三線八角中贫悄,我猜想若角一與角四互補(bǔ)(同旁內(nèi)角)瑞驱,也能判定兩直線平行。

在上圖的證明過程中窄坦,我們是可以用兩個證明方法的唤反,因?yàn)槲覀兦懊嬉呀?jīng)證明了內(nèi)錯角相等,兩直線平行鸭津,和同位角相等彤侍,兩直線平行,所以我們可以根據(jù)這兩個判定定理逆趋,來證明同旁內(nèi)角互補(bǔ)兩直線平行盏阶。而這也被稱為平行線判定定理三。

現(xiàn)在平行線的判定是我們已知角的關(guān)系闻书,然后去證明兩條直線平行名斟,那么我們是否能逆過來呢?也就是惠窄,已知兩直線平行蒸眠,去證明角的關(guān)系。

那么我猜想應(yīng)該是可以的杆融。


在這個圖形中楞卡,我們已經(jīng)知道了A平行于B,被C所截脾歇,而當(dāng)我們實(shí)際測量一下蒋腮,就會發(fā)現(xiàn),剛剛的猜想好像與結(jié)果是符合的藕各,那么我們接下來將嚴(yán)格去證明這些猜想池摧。

角一和角五為同位角,在表格上顯示激况,他們的度數(shù)一樣作彤,但是,現(xiàn)在還無法用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)邏輯去證明乌逐,所以我們依然把它當(dāng)作公理竭讳,也就是不正自明的。而兩直線平行浙踢,同位角相等就被稱為平行線的性質(zhì)定理一绢慢。

那么接下來,我又猜想洛波, 兩直線平行內(nèi)錯角相等胰舆,而在上圖中骚露,我們發(fā)現(xiàn)角四和角五是相等的,角三和角六也是相等的缚窿,那么接下來我們將用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推理邏輯來證明棘幸。

根據(jù)平行線的性質(zhì)一,我們可以證明滨攻,兩直線平行够话,內(nèi)錯角相等,而每一步中都是有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫷墓馊疲赃@個也被稱為定理,也就是平行線的性質(zhì)定理二畜份。

接下來我猜想诞帐,兩直線平行,角四和角六互補(bǔ)爆雹。

在上圖的證明過程中停蕉,我們發(fā)現(xiàn),每一步和每一步之間钙态,也是有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫷幕燮穑@兩個證明過程,分別適用前兩個已知推出來的册倒。而兩直線平行蚓挤,同旁內(nèi)角互補(bǔ),就被稱為平行線的性質(zhì)定理三驻子。

現(xiàn)在我們已經(jīng)通過證明灿意,得到了平行線的判定定理,和平行線的性質(zhì)定理崇呵。那么我們是否能用這些定理去證一些其他的定理呢缤剧?

卻證明帶有平行的兩條邊的圖形,比如平行四邊形域慷,平行四邊形的定義是荒辕,兩組對邊分別平行的四邊形叫做平行四邊形。


我猜想在上圖中犹褒,角B +角C等于180度抵窒,角B等于角D。


那么上面這個證明過程與我們的猜想是相符的化漆,所以我們就知道了一個關(guān)于平行四邊形的定理估脆。平行四邊形的對角相等。

那么根據(jù)平行四邊形的定理座云,我們可以知道他的兩組對邊是平行的疙赠,那么在根據(jù)我們之前證明過的平行線的性質(zhì)定理三付材,我們可以知道,在三線八角中圃阳,同旁內(nèi)角是互補(bǔ)的厌衔,所以平行四邊形的鄰角也互補(bǔ)。

那么我們就能猜想捍岳,并推理證明出哪些富寿,關(guān)于三角形相關(guān)的結(jié)論呢?

這小學(xué)的時候我們經(jīng)常說三角形的內(nèi)角和是180度锣夹,那我們又該如何證明呢页徐?


這個途中的證明過程,就是我想到的第一種方法银萍,當(dāng)然還有很多種方法变勇。如下圖



這是第二種方法

以上就是這章的內(nèi)容。

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