学生作品:三角形全等的判定条件探索

本文来自昆仑班级锐同学。

七下,我们接触了一个新的几何概念——图形全等。什么意思呢?如果两个图形能够完全重合,那么这两个图形全等。很显然,两个全等的图形对应边相等,对应角相等。具体到三角形全等,就很好理解了,如下图所示:如果△ABC≌△DEF,那么AB=DEAC=DFBC=EF;∠A =∠D,∠B =∠E,∠C =∠F

相反,假如两个三角形三组对应边相等,三组对应角相等,我们会说这两个三角形全等。此时,有一个问题摆在我们面前,如果要证明两个三角形全等,一定要同时满足三边三角共6个条件吗?这也太麻烦了。于是乎,我们开始了三角形全等判定条件的探索之路。

一开始,我们并没有好的想法,那就按照分类思想,将满足1-6个条件的可能情况列个表格。

根据表格,探索的思路可以有2个,一种是从1个条件开始逐渐增加,另一种是从6个条件开始逐渐减少,最终我们选择了第一种,也就是从1个条件开始。

1个条件,emmmm,就不用多说了吧,你就算用foot想也能知道不可能证明两个三角形全等;

2个条件,相比1个条件略微复杂,尤其是1角1边,竟然有两种不同的类型:1角+它的邻边,1角+它的对边,一开始我都没注意到。总的来说,2个条件的情况也没有很复杂,稍微想想就能知道不能证明两个三角形全等。

3个条件,有了探索2个条件的经验,我们还需要对3个条件里隐藏的更小的分类情况考虑清楚。首先,3角、3边肯定只有一种情况。而2角1边有2种情况:2角及其中1角的对边,和2角及其夹边;同样的2边1角也有2种情况:2边及其中1边的对角,和2边及其夹角。这样一共就有6种情况,我们将其整理为下图:

我们先看三角对应相等(AAA),放大镜大家小时候都玩过,角放大时度数不变,我们可以非常容易地通过这个原理举出反例来。从下图我们可以轻易看出,△DMN、△DGH、△DEF三个三角形的三个角分别对应相等,但它们之间并不全等。

结论:三角对应相等(AAA)不能用来判断三角形全等。

接下来探索三边对应相等(SSS),如下图所示,△ABC是原三角形,要想确保我们所画的三角形三边分别与△ABC对应相等,最好的方法就是尺规作图。经过多次操作,我们发现,无论画多少个,所画出来的三角形都与原三角形全等。

结论:三边对应相等(SSS)的两个三角形全等。

至于能不能严格证明这个结论,我们思考了半天无从下手,仿佛回到了平行线证明的问题,是不是也可以把这个结论称作“公理”呢?老师说,可以先暂时把这个结论当作“公理”,随着学习后面的知识,我们就能够严格证明了。

接下来继续探索2角+1边,虽然有2种情况,但与探索3角联系起来会非常的方便。我们都知道三角形的内角和是180°,那就意味着,如果两个角对应相等,那么第三个角也必然相等。如下图所示,2角对应相等,我们可以得到一组“形状”相似,但大小不一样的三角形。此时,再任意增加1条边对应相等,那么画出来的三角形就一定与原三角形全等。也就是说,2角+1边的两种情况,都可以证明两个三角形全等。

结论:(1)两角及其夹边(ASA)分别对应相等的两个三角形全等;(2)两角及其中一角的对边(AAS)分别对应相等的两个三角形全等。

一下子就得到了2种判定三角形全等的方法,不过对于严格证明,我们目前还是没有办法解决,那就暂时当作“公理”对待吧。

接下来是2边+1角,这个就不能像2角+1边那样一起探索了,我们先分析两边及其夹角。如下图所示,△ABC是原三角形,我们可以先画一个∠D =∠A。根据要求,对应相等的两条边就在∠D的两条边上,利用尺规作图,我们可以很容易得到△ABC≌△DEF。顺着这个思路,即便现在不能严格证明,我们也能坚信,这又是一个可以用来证明三角形全等的方法。

结论:两边及其夹角(SAS)分别相等的两个三角形全等。

还剩下最后一种:两边及其中一边的对角相等。这种情况非常的特别,在最初的学习中,我们班里有些同学画出的三角形与原三角形全等,但是有些同学画出来的三角形与原三角形不全等。这到底是怎么回事呢?如下图所示,△ABC是原三角形,我们先画一个∠D =∠A,然后在∠D的一条边上截取DE =AB,再以点E为圆心,BC为半径画圆,分别交∠D的另一条边于点FG,连接EFEG。此时我们会发现,满足条件的三角形,我们一共画出两个,分别是△DEF和△DEG,其中△DEG与原三角形全等,而△DEF与原三角形不全等。

按照“证伪”的思想,只要我们能够举出一个反例,它就不能作为判断两个三角形全等方法了。看来,SSA要被我们舍弃了。

综合以上讨论,3个条件对应相等,一共有6种情况,其中有4种(SSS、SAS、AAS、ASA)能够用来判断两个三角形是否全等,2种情况(AAA、SSA)不能判定,整理如下:

探索完了3个条件,我们会发现,从4个条件开始就多余了,所以判断三角形的方法一共就4种。

以上就是我们的探索过程,经过这样的探索,我们不仅很容易地记住4种方法,还能清楚地解释为什么其它2种方法不行。既知其然,又知其所以然,还锻炼我们的思维,这样的学习方式是不是很好呢?三角形全等的判定方法不是很难,比较基础,为我们以后学习更难的几何铺垫,路还很长,仍需继续努力!

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