今天,一位微信好友向我发送了一张图片,并询问图中有几组垂线?是5组还是6组?我认为,如果你认为是6组的话,则不准确,实际上应该是7组。这引出了一个问题:我们究竟应该如何正确地计算互相垂直的垂线数量呢?
我们知道在同一平面内,两条直线相交成直角(90度)时,这两条直线互相垂直,其中一条直线叫做另一条直线的垂线。正方形有四条边,相邻的两条边是垂直的。这样可以形成4组垂线。例如,上边和左边垂直,上边和右边垂直,下边和左边垂直,下边和右边垂直。
图中有两条折痕,两条折痕可能会在某一点相交,形成一个直角。在这种情况下,这两条折痕可以被看作是一组垂线。如果将这两条折痕看作是一组垂线,那么总共的垂线组数就是4(正方形的边) + 1(折痕) = 5组。
教师们可能会提出疑问:那两条对角线难道不能被进一步划分为多个线段吗?为何我们仅计算两条对角线呢?从理论上讲,直线是无限延伸的,而线段是直线的一部分。当我们在几何图形中数垂线时,实际上是在考虑这些线段所在的直线是否垂直。例如,在一个正方形中,四条边是线段,但我们说有四组垂线,是因为这些线段所在的直线是垂直的。每一条边所在的直线都与相邻边所在的直线垂直。即使图形中的线段长度有限,但其所在直线的垂直关系是固定的,并且这种垂直关系是由直线的性质决定的。
从不同角度观察图形时,数垂线的方法保持一致。无论是从图形内部的线段角度,还是从线段所在直线的角度,都能准确地数出垂线的组数。例如,在一个复杂的多边形中,通过考虑线段所在直线的垂直关系,可以更系统地、全面地分析和数出所有的垂线,避免遗漏或重复计数。数垂线时考虑线段所在的直线,能够确保计数的准确性和全面性,符合几何图形中直线垂直关系的本质。
另外平行线又该怎么数呢?是数线段还是直线呢?如图2有写2组,有写4组的。笔者认为平行线应该2组,数平行线段所在的直线。平行线是指在同一平面内,永不相交的两条直线,这里强调的是直线。当我们在几何图形中数平行线时,实际上是在考虑这些线段所在的直线是否平行。例如,在一个长方形中,我们说有两组平行线。这是因为长方形的对边(线段)所在的直线是平行的。虽然我们看到的是线段,但我们判断的依据是这些线段所在的直线是否满足平行的条件。再比如,在一个梯形中,只有一组对边是平行的。这里我们也是通过判断梯形的上下底边(线段)所在的直线是否平行来确定的。
从数学理论上来说,平行线的定义是基于直线的。在几何图形中,线段是直线的一部分,所以数平行线实际上是判断这些线段延伸后所在的直线是否平行。在实际操作中,当我们观察几何图形并数平行线时,我们会想象这些线段无限延伸,然后判断它们是否会相交。如果不会相交,那么这些线段所在的直线就是平行的。所以在数平行线时,我们实际上是数线段所在的直线是否平行。如果是数线段,请问下题中有多少组平行线呢?学生数清楚的可能性比较下。
在人教版七年级数学下册的练习题中,学生通常被要求识别互相平行的直线,而较少涉及寻找平行线段。这一概念非常明确:只要确定了两条直线平行,那么它们之间的线段也必然是平行的。如果讨论线段,你可能会问,图中存在多少对平行线段呢?