从平行线到平行四边形

文化   科学   2024-06-24 23:03   广东  

     


当学会了作「平行线」,那么作出「平行四边形」、并研究它的特性也就是一件水到渠成的事情了。




 


关于平行四边形


当欧几里第一次作出了「平行四边形」,一定会迫不及待去思考、它到底有什么特性:

命题I.33

一组对边平行且相等的四边形的另一组对边也平行且相等。


不知道你在刚读完命题I.32的时候是什么反应,我的第一反应是「难道这个四边形它不能是个梯形么」,后来又一读,哦,不仅要平行,还要相等:

命题I.33题设 ▼

也就是说,线段AB、CD相等、并且平行,那么把他们的端点连接起来得到的线段BD、AC也相等并且平行。

首先连接对角线BC:
命题I.33辅助线 ▼

  • 因为AB平行于CD,根据命题I.29(一条直线与两条平行线相交,所形成的内错角相等,同位角相等,同旁内角互补。)就有内错角∠α = ∠β。
  • 同时因为AB=CD、BC又是公共边,再根据命题I.4(如果三角形的两条对应边及夹角相等,那么其第三边亦相等,两个三角形亦全等,其余的两对应角亦相等。),就有了三角形ABC与三角形DCB相等。
  • 这样就有了AC=DB、∠γ = ∠δ。
  • 最后根据命题I.27(如果一条直线与另两条直线相交,所形成的内错角相等,那么这两条直线平行。),AC与DB平行,证毕

其实平行四边形还单单是对边平行且相等:

命题I.34

平行四边形中,对边相等,对角相等,对角线平分该四边形。

命题I.34题设 ▼

上面的ABDC就是一个平行四边形,也就是AB平行于CD、AC平行于BD,而BC是其中的一条对角线,现在需要证明:
  • AB=CD、AC=BD
  • ∠ACD = ∠ABD、∠BAC = ∠BDC

为了方便说明对角进行标注:
命题I.34辅助线 ▼

  • 因为AB平行于CDAC平行于BD,∠α 与∠β、∠γ 与∠δ分别互为内错角,根据命题I.29,∠α = ∠β∠γ = ∠δ
  • 分别相加,就有∠ACD = ∠γβ = ∠α + δ = ABD
  • 又BC为三角形ABC与三角形DCB的公共边,根据命题I.26(两个三角形如有两个角和一条边对应相等,那么其余的对应边和角都相等。三角形ABC与三角形DCB全等
  • 既然三角形都全等了,于是AB=CD、AC=BD,∠BAC = ∠BDC,证毕



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陈勇
上下千年时空历史地图、生动有趣的博物馆导览、新奇好玩的历史书籍推荐,最后,无聊的时候还能刷刷历史剧、说一说历史游戏。
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