學生作品:三角形全等的判定條件探索

本文來自昆侖班級銳同學。

七下,我們接觸了一個新的幾何概念——圖形全等。什么意思呢?如果兩個圖形能夠完全重合,那么這兩個圖形全等。很顯然,兩個全等的圖形對應邊相等,對應角相等。具體到三角形全等,就很好理解了,如下圖所示:如果△ABC≌△DEF,那么AB=DEAC=DFBC=EF;∠A =∠D,∠B =∠E,∠C =∠F

相反,假如兩個三角形三組對應邊相等,三組對應角相等,我們會說這兩個三角形全等。此時,有一個問題擺在我們面前,如果要證明兩個三角形全等,一定要同時滿足三邊三角共6個條件嗎?這也太麻煩了。于是乎,我們開始了三角形全等判定條件的探索之路。

一開始,我們并沒有好的想法,那就按照分類思想,將滿足1-6個條件的可能情況列個表格。

根據表格,探索的思路可以有2個,一種是從1個條件開始逐漸增加,另一種是從6個條件開始逐漸減少,最終我們選擇了第一種,也就是從1個條件開始。

1個條件,emmmm,就不用多說了吧,你就算用foot想也能知道不可能證明兩個三角形全等;

2個條件,相比1個條件略微復雜,尤其是1角1邊,竟然有兩種不同的類型:1角+它的鄰邊,1角+它的對邊,一開始我都沒注意到。總的來說,2個條件的情況也沒有很復雜,稍微想想就能知道不能證明兩個三角形全等。

3個條件,有了探索2個條件的經驗,我們還需要對3個條件里隱藏的更小的分類情況考慮清楚。首先,3角、3邊肯定只有一種情況。而2角1邊有2種情況:2角及其中1角的對邊,和2角及其夾邊;同樣的2邊1角也有2種情況:2邊及其中1邊的對角,和2邊及其夾角。這樣一共就有6種情況,我們將其整理為下圖:

我們先看三角對應相等(AAA),放大鏡大家小時候都玩過,角放大時度數不變,我們可以非常容易地通過這個原理舉出反例來。從下圖我們可以輕易看出,△DMN、△DGH、△DEF三個三角形的三個角分別對應相等,但它們之間并不全等。

結論:三角對應相等(AAA)不能用來判斷三角形全等。

接下來探索三邊對應相等(SSS),如下圖所示,△ABC是原三角形,要想確保我們所畫的三角形三邊分別與△ABC對應相等,最好的方法就是尺規作圖。經過多次操作,我們發現,無論畫多少個,所畫出來的三角形都與原三角形全等。

結論:三邊對應相等(SSS)的兩個三角形全等。

至于能不能嚴格證明這個結論,我們思考了半天無從下手,仿佛回到了平行線證明的問題,是不是也可以把這個結論稱作“公理”呢?老師說,可以先暫時把這個結論當作“公理”,隨著學習后面的知識,我們就能夠嚴格證明了。

接下來繼續探索2角+1邊,雖然有2種情況,但與探索3角聯系起來會非常的方便。我們都知道三角形的內角和是180°,那就意味著,如果兩個角對應相等,那么第三個角也必然相等。如下圖所示,2角對應相等,我們可以得到一組“形狀”相似,但大小不一樣的三角形。此時,再任意增加1條邊對應相等,那么畫出來的三角形就一定與原三角形全等。也就是說,2角+1邊的兩種情況,都可以證明兩個三角形全等。

結論:(1)兩角及其夾邊(ASA)分別對應相等的兩個三角形全等;(2)兩角及其中一角的對邊(AAS)分別對應相等的兩個三角形全等。

一下子就得到了2種判定三角形全等的方法,不過對于嚴格證明,我們目前還是沒有辦法解決,那就暫時當作“公理”對待吧。

接下來是2邊+1角,這個就不能像2角+1邊那樣一起探索了,我們先分析兩邊及其夾角。如下圖所示,△ABC是原三角形,我們可以先畫一個∠D =∠A。根據要求,對應相等的兩條邊就在∠D的兩條邊上,利用尺規作圖,我們可以很容易得到△ABC≌△DEF。順著這個思路,即便現在不能嚴格證明,我們也能堅信,這又是一個可以用來證明三角形全等的方法。

結論:兩邊及其夾角(SAS)分別相等的兩個三角形全等。

還剩下最后一種:兩邊及其中一邊的對角相等。這種情況非常的特別,在最初的學習中,我們班里有些同學畫出的三角形與原三角形全等,但是有些同學畫出來的三角形與原三角形不全等。這到底是怎么回事呢?如下圖所示,△ABC是原三角形,我們先畫一個∠D =∠A,然后在∠D的一條邊上截取DE =AB,再以點E為圓心,BC為半徑畫圓,分別交∠D的另一條邊于點FG,連接EFEG。此時我們會發現,滿足條件的三角形,我們一共畫出兩個,分別是△DEF和△DEG,其中△DEG與原三角形全等,而△DEF與原三角形不全等。

按照“證偽”的思想,只要我們能夠舉出一個反例,它就不能作為判斷兩個三角形全等方法了。看來,SSA要被我們舍棄了。

綜合以上討論,3個條件對應相等,一共有6種情況,其中有4種(SSS、SAS、AAS、ASA)能夠用來判斷兩個三角形是否全等,2種情況(AAA、SSA)不能判定,整理如下:

探索完了3個條件,我們會發現,從4個條件開始就多余了,所以判斷三角形的方法一共就4種。

以上就是我們的探索過程,經過這樣的探索,我們不僅很容易地記住4種方法,還能清楚地解釋為什么其它2種方法不行。既知其然,又知其所以然,還鍛煉我們的思維,這樣的學習方式是不是很好呢?三角形全等的判定方法不是很難,比較基礎,為我們以后學習更難的幾何鋪墊,路還很長,仍需繼續努力!

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