基本作图
前面我们用量角器作一个已知角∠AOB的平分线OC,怎样用尺规来画已知角的平分线呢?
分析:如图4,假如∠AOB的平分线OC已经画出,在前面角的平分线的研究中,我们用折线的实验发现:如果有OE=OD,那么CE=CD.这个实验也启发我们:如果有OE=OD,CE=CD,那么OC平分∠AOB吗?
用“SSS”公理易证△OEC≌△ODC,∠EOC=∠DOC,即OC平分∠AOB.于是容易看出,要作∠AOB的平分线OC,在于怎样才能找到起关键作用的点C?
怎样确定点C呢?不难看出,为了确定C点,必须先找点E、D.以O为圆心,任意长为半径作弧,分别交OA、OB于D、E,那么OD=OE吗?再分别以D、E为圆心,适当的长度为半径作弧,设两弧交于点C,那么CD=CE吗?而D、E为圆心,“适当”的长度为半径作弧,两弧有一交点时,怎样的长度才“适当”呢?
已知:∠AOB如图5
求作:射线OC,使∠AOC=∠BOC.
作法:(1)在OA和OB上,分别截取OD、OE,使OD=OE.
(2)分别以D、E为圆心,大于 的长为半径作弧,在 内,两弧交于点C.
(3)作射线OC.
OC就是所求的射线.
证明:连结CD、CE,由作法可知
△ODC≌△OEC
∴∠COD=∠COE(全等三角形的对应角相等).
即∠AOC=∠BOC.
小结:
(1)基本作图1、2有一个不同之点,即基本作图2要把射线OC作在∠AOB内部,位置有指定性,基本作图1所作的∠A'O'B'并不受∠AOB的位置限制,但通常把∠A'O'B'作在∠AOB的近旁.
(2)作图工具只限直尺和圆规,用铅笔画图,并保留作图过程中的辅助线(作图痕迹).
(3)只画图的题,要求画完图,写明所求作的图形.如基本作图中要写出“∠A'O'B'就是所求的角.”
3.经过一点作已知直线的垂线
分两种情况来考虑:
(1)经过已知直线上的一点作这条直线的垂线.
(2)经过已知直线外的一点作这条直线的垂线.
引导学生写出解题的全过程:已知、求作、作法、证明.关键地方和疑点要向学生解释清楚.
分析:现在要寻找“经过直线外一点作这条直线的垂线”的方法,能利用角平分线的作法吗?如图6,用直尺和圆规作∠AOB的平分线OF,如果画出直线DE,那么∠AOB的平分线OF与直线DE垂直吗?为什么?
如果我们把D、E看成一条直线上的两点,那么点O就是这条直线外的一点,图6启发我们经过直线DE外一点O作这条直线的垂线的关键在于确定点F,你会确定点F吗?
①已知:直线AB和AB上一点C,如图7.
求作:AB的垂线,使它经过点C.
作法:证明引导学生写出.
②已知:直线AB和AB外一点C,如图8.
求作:AB的垂线,使它经过点C.
作法:引导学生写出,要向学生说明所取的点K必须要使它和C在AB的两旁,通过反例说明不这样作不行的道理.对教材中略去的证明要让学生补出来.提示:连结CD、CE、FD、FE,设CF与AB交于点O.首先证明△CDF≌△CEF,再证明△CDO≌△CEO或△FDO≌△FEO,从而得∠DOF=∠EOF=90°.
4.作线段的垂直平分线
先让学生理解线段垂直平分线的概念.
垂直于一条线段并且平分这条线段的直线,叫做这条线段的垂直平分线,或中垂线.
分析:在图6中OF是线段DE的垂直平分线吗?为什么?
想一想:确定线段DE的垂直平分线的关键是什么?
引导学生写出已知、求作、作法.参照1.让学生补上证明过程.以判定两个三角形全等的公理或推论为根据,做几何作图题的证明,一方面可以使学生确信作图的正确性;另一方面也可以复习巩固证明三角形全等的方法.
因为直线CD与线段AB的交点,就是AB的中点,所以我们也用这种方法作线段的中点.
小结:
作角平分线、垂线、中垂线从本质上讲是一致的:根据“SSS”公理,确定两点,从而确定所求直(射)线.
至此,基本作图共讲了5个,第一章中有一个“作一条线段等于已知线段”,本章又有4个.对于这些基本作图应该牢固掌握,灵活运用,因为它是几何作图的基础.反复练习5个基本作图,让学生熟悉解作图题的全过程,及时准确总结出几种常见几何作图语言即作图范句