正方形

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正方形
平行四边形——这是一个漂亮和有用的图形,它使我们记起重量单位,事实上与重量单位一点没有关系。

作两对平行直线,如图1考虑这样形成的四边形ABCD 。

它的边成对平行:CD AB //,AD BC //。

这种四边形称做平行四边形。

图1
图2
在图2上画着各种不同的平行四边形。

是的,是的,不要奇怪,连菱形、矩形和正方形都是平行四边形。

它们是带有某些补充性质的平行四边形。

菱形——这是一个所有边都相等的平行四边形。

矩形——这是一个所有角都是直角的平行四边形。

那么事实上矩形是不是平行四边形呢?CD AB //和AD BC //对不对(图3)?
图3
我们回忆一下三条垂直的直线的性质(94页)。

它说,在同一平面内垂直于同一条直线的两条直线彼此平行。

在矩形ABCD 中,AD AB ⊥,AD CD ⊥,这就是说,CD AB //。

而角A 与B 也都是直角,也即AB BC ⊥,AB AD ⊥.于是就有AD BC //。

由此得到,矩形的边成对平行。

因此,矩形是平行四边形。

正方形是非常有趣的四边形,能够给它几个定义。

1.正方形像菱形一样,所有边都相等,只是还要所有角都是直角。

这就是说,正方形是具有直角的菱形。

2.正方形像矩形一样,所有角都是直角。

只是还要所有边都相等。

这就是说,正方形是所有边都相等的矩形。

3.正方形像平行四边形一样,边成对平行的。

只是还要所有边都相等和所有角都是直角。

这就是说,正方形是所有角都是直角和所有边都相等的平行四边形。

正方形还有一整套有趣的性质。

例如,如果要用给定长度的篱笆围住一个最大面积的四边形区域,那么应当把这区域选成正方形形状。

用纸张的实验能帮助我们更好地学习平行线、垂线和平行四边形。

用纸张的实验
在纸上标明两点A 和B ,随后把纸对折,使得A 与B 重合。

直线AB 与折线相对位置是怎样的?
通过折一张纸,去得到一对平行直线和一对垂直直线。

从一张任意形状的纸折叠并且随后剪出一个矩形。

指明在这矩形中哪些边彼此平行或垂直。

剪切一个矩形,使其得到一个正方形。

剪下这一正方形并研究它。

通过正方形两个相对顶点的折叠线称为正方形的对角钱。

用折叠的方法可得到两条对角钱。

只用折叠纸的方法你们还能发现哪些性质?记录下这些性质。

如果寻找这些性质有困难,下面的研究计划可能有帮助:
1.按长度比较两条对角线。

2.两条对角线之间相对位置怎样?
3.交点把对角线分成什么比例?
4.每一条对角线把正方形分成什么样的图形?
5.这些图形是哪种类型?
6.对它们彼此之间进行比较。

把正方形这样对折,使它的两条对边重合。

折叠线经过哪些点?折叠线相对正方形各边的位置怎样?它把正方形分成什么样的图形?
教师给孩子们一个任务,从一张彩色纸中剪出一个正方形。

瓦夏剪出了一个正方形时,这样检验它:他比较了边的长度。

全部4条边发现是相等的,瓦夏就判定地完成了这个任务。

这种检验可信赖吗?
阿廖沙用另一种方法检验了工作:他量的不是边,而是对角线.对角线是相等的,阿廖沙就认为正确地剪出了正方形。

这对吗?
莱娜剪了正方形后,比较了由对角线相互分成的所有4个线段。

发现它们都是相等的。

按照莱娜的意见,这证明了,剪出的四边形是正方形。

你们的意见怎样?
从一张纸剪出一个边长为cm 10和cm 16的矩形。

从这矩形剪出一个边长为cm 10的正
方形。

余下一个边长为cm 6和cm 10的矩形,也就是一条边同样是另一条边的大约1.6倍。

随后再从这矩形剪去一个边长为cm 6的正方形。

余下的矩形,它的一条边同样是另一条边的大约1.6倍。

这一过程可以继续下去,对于进之间的比近似1.6:l 的矩形,很早以前就有人注意到了。

看一看雅典帕德嫩神庙的造型(图4)。

甚至现在这还是世界最美丽的建筑之一,这神庙建筑于古希腊数学繁荣的年代,并且它的美丽就是建立在严格的数学法则上的。

如果我们在帕德嫩神庙周围描一个矩形(图5),那么发现,它的长是宽的大约1.6倍,这种矩形称为黄金矩形。

据说,它的边组成黄金分割。

数学家给出了黄金分割的精确定义。

图4
图5
黄金分割——它将一个整体分割成两个不相等的部分,使得大的部分对整体的比等于小的部分对大的部分的比。

数1.6只是近似地(精确到0.1)表示黄金分割的值。

假如线段分成两部分,小的部分长度为x ,而大的部分长度为y (图6),那么在黄金分割情况下y x y x y =
+。

有趣的是,
图6
在正五角星里,组成这一图形的5条线中,每一条都把另外一条分成黄金分割的比(图
7)。

图7
图8中画着一个贝壳:点C分线段AB近似于黄金分割。

图8
你看到过任何有黄金矩形形状的物体吗?
按照图9中给出的指示,用圆规直尺作一个黄金矩形。

图9
延长底边到与弧相交,在直角下作一侧边,这样我们就完成黄金矩形的作图。