图形与证明

数学中的几何图形与证明数学作为一门精确的科学，几何学是其中的重要分支之一。

几何学研究的是空间和形状，通过几何图形的研究来揭示事物的本质和规律。

在几何学中，图形是我们认识和研究的基本对象，而证明则是几何学的核心方法之一。

本文将探讨数学中的几何图形与证明的关系，以及一些有趣的几何图形和证明。

一、几何图形的分类几何图形可以分为二维图形和三维图形两大类。

二维图形是在平面上的图形，如点、线、圆等；而三维图形则是在空间中的图形，如球体、立方体等。

这些图形都有各自的特点和性质，通过对其进行研究和证明，可以揭示出许多有趣的数学定理和规律。

二、几何图形的性质与证明几何图形的性质是通过证明来得出的。

证明是数学中的一种推理方法，通过逻辑推理和演绎，以严密的语言和符号来证明一个命题的真实性。

在几何学中，证明是揭示几何图形性质的重要手段。

例如，我们可以通过证明来得出圆的性质。

圆是一个由一条曲线围成的图形，其内部的每一点到圆心的距离都相等。

这个性质可以通过构造和推理来证明。

我们可以通过构造一个等边三角形，然后证明其内切圆的性质，从而得出圆的性质。

另一个例子是证明平行线的性质。

平行线是指在同一个平面中，永远不会相交的两条直线。

我们可以通过利用平行线的定义和性质，进行角度推理和线段比较来证明平行线的性质。

这种证明方法可以帮助我们理解平行线的本质和特点。

三、有趣的几何图形与证明除了基本的几何图形和性质，还有一些有趣的几何图形和证明值得我们探索和研究。

1. 黄金分割黄金分割是指一条线段被分割成两部分，使得整条线段与较长部分的比值等于较长部分与较短部分的比值。

这个比值约为1.618，被认为是最美丽的比例之一。

黄金分割可以通过几何图形和代数方法进行证明，其中最著名的证明方法是欧几里得的证明方法。

2. 平面填充平面填充是指将一个平面完全填满，而不留下任何空隙或重叠。

平面填充有许多有趣的图形和方法，如著名的康威生命游戏和彼得斯图案。

这些图案和方法都可以通过几何图形和逻辑推理来证明其正确性。

苏教版数学九年级（上）第一章知识点归纳总结1.1 等腰三角形的性质定理：等腰三角形的顶角平分线、底边上的中线、底边上的高互相重合（简称“三线合一”）。

等腰三角形的两底角相等（简称“等边对等角”）。

等腰三角形的判定定理：如果一个三角形的两个角相等，那么这两个角所对的边也相等（简称“等角对等边”）。

1.2 直角三角形全等的判定定理：斜边和一条直角边对应相等的两个直角三角形全等（简称“HL”）。

角平分线的性质：角平分线上的点到这个角的两边的距离相等。

角平分线的判定：角的内部到角的两边距离相等的点，在这个角的平分线上。

直角三角形中，30°的角所对的直角边是斜边的一半。

1.3 平行四边形的性质与判定：定义：两组对边分别平行的四边形是平行四边形。

定理1：平行四边形的对边相等。

定理2：平行四边形的对角相等。

定理3：平行四边形的对角线互相平分。

判定——从边：1两组对边分别平行的四边形是平行四边形。

2一组对边平行且相等的四边形是平行四边形。

3两组对边分别相等的四边形是平行四边形。

从角：两组对角分别相等的四边形是平行四边形。

对角线：对角线互相平分的四边形是平行四边形。

矩形的性质与判定：定义：有一个角的直角的平行四边形是矩形。

定理1：矩形的4个角都是直角。

定理2：矩形的对角线相等。

定理：直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半。

判定：1有三个角是直角的四边形是矩形。

2对角线相等的平行四边形是矩形。

菱形的性质与判定：定义：有一组邻边相等的平行四边形是菱形。

定理1：菱形的4边都相等。

定理2：菱形的对角线相互垂直，并且每一条对角线平分一组对角。

判定：1四条边都相等的四边形是菱形。

2对角线互相垂直的平行四边形是菱形。

正方形的性质与判定：正方形的4个角都是直角，4条边都相等，对角线相等且互相垂直平分，每一条对角线平分一组对角。

正方形即是特殊的矩形，又是特殊的菱形，它具有矩形和菱形的所有性质。

判定：1有一个角是直角的菱形是正方形。

初中几何基本图形及证明说明：本资料中所有虚线为证明用的辅助线 一：与角平分线有关的基本图形 基本图形1结论：如图，若P 点是B ∠和C ∠的平分线的交点，则P ∠和A ∠的数量关系为：A P ∠+︒=∠2190B基本图形2结论：如图，若P 点是FBC ∠的平分线和ECB ∠的平分线的交点，则P ∠与A ∠的数量关系为：A P ∠-︒=∠2190基本图形3如图，若P 是ABC ∠的角平分线和ACB ∠的外角平分线的交点，则P ∠与A∠的数量关系为：A P ∠=∠21BE二：等腰直角三角形与其共斜边的直角三角形 基本图形4如图，在等腰直角三角形ABC 中，D 点与C 点分别在AB 两侧，且BD AD ⊥，形成共斜边的两个直角三角形。

结论：CD BDAD 2=+E（延长DA 使BD EA =）基本图形5如图，在等腰直角三角形ABC 中，点D 与C 在AB 同侧，且BD AD ⊥，形成共斜边的两个直角三角形。

结论：CD BDAD 2=-A（截取BD AE=）三：线段和最短与轴对称 基本图形6 两定点一动点如图，A ，B 为直线l 同侧两定点，P 为直线l 上一动点，A 和1A 关于l 成轴对称，连接BA 1交直线l 于P 点。

结论：PB PA +最短基本图形7 一定点两动点如图P 为AOB ∠内一点，点1P 与P 关于OB 成轴对称，2P 与P 关于OA 成轴对称，连接21P P 交OB 于E 点，交OA 于F 点。

结论：△PEF 的周长最短OA基本图形8 两定点两动点如图，A ，B 为直角坐标系中的两定点，1A 与A 关于y 轴对称，1B 与B 关于x 轴对称，连接11B A 分别交x 轴、y 轴于C 、D 两点，连A ，B ，C ，D 结论：四边形ABCD 周长最短。

基本图形9 一定点一动长如图，P 为一定点，AB 为直线l 上的定长。

结论：当P 在AB 的垂直平分线上时△PAB 的周长最短基本图形10 两定点一动定长如图，A ，B 为直线l 同侧的两点，DC 为直线l 上的一定长，作∥BE DC 且DC BE =，A 与1A 关于直线l 对称，连接E A 1交直线于D结论：BC AD +最短基本图形11 线段差最大如图，A ，B 分别位于直线l 的两侧，作1A 与A 点关于直线l 对称，连B A 1交直线l 于P 。

课题：等腰三角形的性质和判定学习目标：①会阐述、推证等腰三角形的性质判定定理．②学会比较等腰三角形性质定理和判定定理的联系与区别．③经历综合应用等腰三角形性质定理和判定定理的过程，体验数学的应用价值．学习重点：等腰三角形的判定与性质的区别．学习难点：用“基本事实”和“已经证明的定理”为依据，证明等腰三角形性质定理和判定定理。

学习过程：一、情景创设：以前，我们曾经学习过三角形，你还记得按边分可以怎样分类吗？1、什么叫做等腰三角形？（等腰三角形的定义）2、等腰三角形有哪些性质？3、这些性质都是真命题吗？你能否用从基本事实出发，对它们进行证明？二、探索活动：1、合作与讨论：等腰三角形的两底角相等这是一道文字题，要分清题设和结论，画出图形，写出已知、求证和证明过程已知；在△ABC中，AB=AC求证；∠B=∠C2、思考与讨论怎样证明：等腰三角形的顶角平分线、底边上的中线、底边上的高互相重合。

3、通过上面两个问题的证明，我们得到了等腰三角形的性质定理。

5、思考与探索“等腰三角形的两个底角相等”（1）写出它的逆命题：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（2）画出图形，写出已知、求证，并进行证明。

6、通过上面的证明，我们又得到了等腰三角形的判定定理：思考：1、在△ABC中，∠A=1100，∠C=350，则△ABC是三角形。

2、如图，在△ABC中，AB=AC，∠A=360，D是AC上一点，若∠BDC=720，则图形中共有（）个等腰三角形。

A、1B、2C、3D、43有一个三角形，它的内角分别是200，400，1200，怎样把这个三角形分成两个等腰三角形？分成的两个等腰三角形的内角分别是多少？三、典例分析1、已知：如图，AB=AC，BD⊥AC，垂足为点D。

求证：∠DBC=21∠A。

2、已知：如图（1）∠EAC是△ABC的外角，AD平分∠EAC，且AD∥BC。

求证：AB＝AC（1）（2）AB CDEAB CDEBDAAB CD2、在上图（2）中，如果AB＝AC，AD∥BC，那么AD平分∠EAC吗？如果结论成立，你能证明这个结论吗？思：如图，△ABC中∠ABC与∠ACB的平分线交于点D．过点D作EF∥BC交AB于点E、交AC于点F．求证：EF＝BE+CF．四练习巩固（一）基础练习1、如果等腰三角形有两边长为3和7，那么周长为＿＿＿＿＿。

1.1等腰三角形的性质和判定（1）九年级数学备课组【学习目标】1、进一步掌握证明的基本步骤和书写格式。

2、能用“基本事实”和“已经证明的定理”为依据，证明等腰三角形的性质定理和判定定理。

【重点、难点】1、等腰三角形的性质及其证明。

2、应用性质解题。

【预习指导】：在初中数学八（下）的第十一章中，我们学习了证明的相关知识，你还记得吗？不妨回忆一下。

1、用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的过程，叫做证明。

经过＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿称为定理。

2、证明与图形有关的命题，一般步骤有哪些？（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿;（3）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.3、推理和证明的依据有哪几类？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

4、我们初中数学中，选用了哪些真命题作为基本事实：（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（3）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（4）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（5）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

此外，还有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿也都看作是基本事实。

5、在八（下）的第十一章中，我们依据上述的基本事实，证明了哪些定理？你能一一列出来吗？（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（3）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（4）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（5）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（6）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（7）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（8）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（9）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；（10）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

FED CBABACDEO图形与证明（二）复习课~~有关计算班级_________ 姓名__________学习目标：1.理解特殊三角形的概念，以及它们之间的关系；特殊四边形的概念，以及它们之间的关系；2.探索并证明特殊三角形、四边形的性质、判定定理，并能解决有关的运用；3.学会分析与综合的思考方法，能有条理的思考与表达自己的想法；4.感受公理化思想，转化思想。

学习重点：能运用特殊图形多边形的性质与判定的解决问题，并能进行有关计算。

学习难点：合理的运用多边形的性质，解决多边形的计算。

【课前练习】：1.以等腰三角形、菱形为例整理它们的判定、性质，画出知识结构图。

等腰三角形：判定：（几何语言） 性质：（组成元素）_____________________________________________________ ____________________ ______________________________ _____________________ （图形整体）______________________ _____________________ ______________________________ ______________________________ 菱形：由菱形面积的推导可以看出多边形的问题通常的思想方法：____________________________.【小试牛刀】：1.等腰三角形的一个角为︒30，则顶角的度数是____________．2.在□ABCD 中，∠ABC 的平分线交AD 于E ，且AE ＝2，DE ＝1，则□ABCD 的周长等于 ．3.如图，在△ABC 中，∠C=900，点D 在BC 上，DE 垂直平分AB ，且DE=DC ，则∠B =______.4.如图，矩形ABCD 的对角线AC ＝8cm ，∠AOD ＝120º，则AB 的长为_____________。

第11章图形与证明11.1 你的判断对吗【新知导读】图中的两条线段AB与CD哪一条长一些？先猜一猜，再量一量.【范例点睛】如图11-1-1，假如用一根比地球赤道长1 m的铁丝将地球赤道围起来，那么铁丝与地球赤道之间的间隙能有多大（把地球看成球形）？能放进一颗红枣吗？能放进一个拳头吗？与同伴进行交流.图11-1-1思路点拨：要判断一个数学结论是否正确，仅仅依靠经验、观察或实验是不够的，必须一步一步、有根有据地进行推理.【课外链接】费马数猜想：大师的失误1640年，在数论领域留下不可磨灭足迹的费马思考了一个问题：式子+1 的值是否一定为素数。

当n取0、1、2、3、4时，这个式子对应值分别为3、5、17、257、65537，费马发现这五个数都是素数。

由此，费马提出一个猜想：形如+1的数一定为素数。

在给朋友的一封信中，费马写道：“我已经发现形如+1的数永远为素数。

很久以前我就向分析学家们指出了这个结论是正确的。

”费马同时坦白承认，他自己未能找到一个完全的证明。

费马所研究的+1这种具有美妙形式的数，后人称之为费马数，并用F n表示。

费马当时的猜想相当于说：所有费马数都一定是素数。

费马是正确的吗？进一步验证费马的猜想并不容易。

因为随着n的增大，F n迅速增大。

比如对后人来说第一个需要检验的F5＝4294967297已经是一个十位数了。

非常可能的是，由于这一数太大，所以费马在得出自己的猜想时并没有对它进行验证。

那么，它到底是否如同费马所相信的那样是一个素数呢？1729年12月1日，哥德巴赫（哥德巴赫猜想的提出者）在写给欧拉的一封信中问道：“费马认为所有形如+1的数都是素数，你知道这个问题吗？他说他没能作出证明。

据我所知，也没有其他任何人对这个问题作出过证明。

”这个问题吸引了欧拉。

1732年，年仅25岁的欧拉在费马死后67年得出F5＝641×6700417，其中641=5×27+1这一结果意味着是一个合数，因此费马的猜想是错的。

初一数学图形与证明试题答案及解析1.下列正多边形的组合中，不能铺满地面的是A．正三角形和正五边形B．正三角形和正四边形C．正三角形和正十二边形D．正三角形和正六边形【答案】A【解析】找到两种多边形的若干个内角的和为360°的两种正多边形的组合即可．解：A正三角形的每个内角是60°，正五边形的每个内角为：180°-360°÷5=108°，∵60m+108n=360°，m,n不能得出正整数解。

∴不能够组成镶嵌，符合题意；B、正三角形的每个内角是60°，正方形的每个内角是90°，∵4×60°+1×90°=360°，∴能够组成镶嵌，不符合题意；C、正十二边形的每个内角是150°，正三角形的每个内角是60°，∵2×150°+1×60°=360°，∴能够组成镶嵌，不符合题意；D、正三角形的每个内角是60°，正六边形的每个内角是120°，∵2×60°+2×120°=360°，或∵4×60°+1×120°=360°，能够进行镶嵌，不符合题意．故选A。

两种或两种以上几何图形镶嵌成平面的关键是：围绕一点拼在一起的多边形的内角加在一起恰好组成一个周角．需注意正多边形内角度数=180°-360°÷边数．2.(7分)如图，D是△ABC的边AB上一点，DF交AC于点E，DE=FE，FC∥AB，求证：AD=CF．【答案】AD=CF，证明略。

【解析】三角形全等条件中必须是三个元素，并且一定有一组对应边相等，可根据AAS判定△ADE≌△CFE，即证AD=CF．解：AD=CF．∵AB∥FC，∴∠A=∠ECF，∠ADE=∠CFE．∵DE=FE，∴△ADE≌△CFE．∴AD=CF．3.一个角的补角是它的余角的4倍，则这个角是_________度．【答案】60【解析】设这个角为x°，根据题意可得：180-x=4（90-x），解得x=60．【考点】1．互余；2．互补．4.如图，给出下列条件：①∠1=∠2；②∠3=∠4；③AD∥BE，且∠D=∠B；其中，能推出AB∥DC的条件为（）A．①②B．①③C．②③D．以上都错【答案】C【解析】因为由∠1=∠2可得AD//BC,所以①错误；因为由∠3=∠4可得AD//BC,所以②正确；因为AD∥BE，所以∠1=∠2，又因为∠D=∠B，所以根据三角形的内角和可得∠3=∠4，所以AD//BC,因此③正确；所以②③正确，故选：C．【考点】平行线的判定与性质．5.下列说法正确的是（）A．同位角相等．B．在同一平面内，如果a⊥b，b⊥c，则a⊥c．C．相等的角是对顶角．D．在同一平面内，如果a∥b，b∥c，则a∥c．[【答案】D．【解析】A选项说法错误，因为只有在两直线平行的情况下，同位角才能相等；B选项说法错误，因为垂直于同一直线的两直线平行，∴a∥c；C选项说法错误，由于位置关系不同，相等的角不一定是对顶角；D说法正确，根据是平行公理推论，即如果两条直线都与第三条直线平行，那么这两条直线也互相平行，故选D．【考点】1．直线的位置关系及形成的角的名称；2．平行公理推论．6.（3分）（2015•本溪）如图，直线a∥b，三角板的直角顶点A落在直线a上，两条直线分别交直线b于B、C两点．若∠1=42°，则∠2的度数是．【答案】48°．【解析】已知∠BAC=90°，∠1=42°，根据平角的定义可得∠3=180°﹣90°﹣∠1=90°﹣42°=48°．再由平行线的性质即可得∠2=∠3=48°．【考点】平行线的性质．7.如图，△中，点是上的一点，，是中点，点F是BD的中点。