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学生在学习《四边形》一章中,常遇到“顺次连结某四边形的四边中点所得四边形是什么四边形”的问题。学生解决这类问题,由于找不到问题的关键所在,常常找不到解决问题的方向和方法,感觉很困难。这里把解决这类问题的关键、思考方向和解决方法提供于此,以飨读者。
要判断所得四边形是何特殊四边形,其关键是要讨论所得四边形的边、角、对角线有何特殊性。而要讨论所得四边形的边、角、对角线的特殊性,就必须看已知条件,条件上已有原四边形四边中点,所以连结对角线后,就可以根据三角形的中位线性质得到四边形的特殊性,从而判断是什么四边形,这就是此类问题的思考方向。
解决的具体方法如下:如图,连结AC,则EF、HG分别是ΔABC和ΔADC的中位线,所以EF平行且等于1/2AC,HG平行且等于1/2AC,所以EF//HG且EF=HG,所以四边形EFGH为平行四边形,由此可总结出:无论什么四边形,顺次连结四边中点首先得平行四边形。但到此不能罢休,因为平行四边形还可更特殊成矩形、菱形甚至正方形,所以还需进一步讨论,到底如何进一步讨论。这往往就是限制学生思考和解决这类问题的瓶颈。这时可这样引导学生思考:四边形EFGH已经是平等四边形了,要能特殊成菱形,则必有一组邻边相等。再连结BD后,EH=1/2BD,要得EF=EH,必须有AC=BD,所以四边形EFGH是否为菱形,关键看原四边形的对角线AC、BD是否相等,若相等则是,否则不是。要得四边形EFGH为矩形,只需它有一个角为直角,怎样探讨四边形EFGH有无直角呢?如图,因为EF//AC,故∠1=∠2,又因EH//BD,所以∠2=∠3,所以∠1=∠3,要得∠1为直角,必须∠3为直角,即AC⊥BD,所以四边形EFGH是否为矩形,关键看原四边形的对角线是否垂直,垂直即是,否则不是。至此还不能罢休,因为四边形还可能更特殊成正方形,要得是正方形,不仅需要有一组邻边相等,还需要有一个角是直角,显然需要有AC=BD,且AC⊥BD,即原四边形的对角线垂直且相等。
至此,可归纳出思考和解决这类问题的步骤:第一步,顺次连结任意四边形四边中点首先得平行四边形;第二步,看原四边形的对角线有无特殊性,即原四边形的对角线是否有相等或垂直的特殊性,若相等,则得菱形,若垂直,则得矩形,若既相等又垂直,则得正方形。
至此,可最终总结为:要判断顺次连结四边形四边中点得什么四边形,根本不用管原四边形是什么四边形,而只需看原四边形的对角线有无相等或垂直的特殊性,即顺次连结任何四边形四边中点首先得平行四边形,然后再看原四边形的对角线有无相等和垂直的特殊性,若相等则得菱形,若垂直则得矩形,若既相等又垂直则得正方形。如“顺次连结等腰梯形各边中点得什么四边形”的思考过程只需如此:因为等腰梯形的对角线相等,所以一定得菱形,但等腰梯形的对角线不一定垂直,所以不一定得矩形,当然就不一定得正方形,因此只能说得菱形。
这类问题的上述思考方向和解决方法被学生掌握后,学生根本用不着慢慢画图、作辅助线、一步一步写推理过程来求得答案。原本可能要十分钟才能解决或根本无法解决的问题,只需在大脑中思考几秒钟就能搞定,这无疑将大大提升学生的思维能力和学习效率。
要判断所得四边形是何特殊四边形,其关键是要讨论所得四边形的边、角、对角线有何特殊性。而要讨论所得四边形的边、角、对角线的特殊性,就必须看已知条件,条件上已有原四边形四边中点,所以连结对角线后,就可以根据三角形的中位线性质得到四边形的特殊性,从而判断是什么四边形,这就是此类问题的思考方向。
解决的具体方法如下:如图,连结AC,则EF、HG分别是ΔABC和ΔADC的中位线,所以EF平行且等于1/2AC,HG平行且等于1/2AC,所以EF//HG且EF=HG,所以四边形EFGH为平行四边形,由此可总结出:无论什么四边形,顺次连结四边中点首先得平行四边形。但到此不能罢休,因为平行四边形还可更特殊成矩形、菱形甚至正方形,所以还需进一步讨论,到底如何进一步讨论。这往往就是限制学生思考和解决这类问题的瓶颈。这时可这样引导学生思考:四边形EFGH已经是平等四边形了,要能特殊成菱形,则必有一组邻边相等。再连结BD后,EH=1/2BD,要得EF=EH,必须有AC=BD,所以四边形EFGH是否为菱形,关键看原四边形的对角线AC、BD是否相等,若相等则是,否则不是。要得四边形EFGH为矩形,只需它有一个角为直角,怎样探讨四边形EFGH有无直角呢?如图,因为EF//AC,故∠1=∠2,又因EH//BD,所以∠2=∠3,所以∠1=∠3,要得∠1为直角,必须∠3为直角,即AC⊥BD,所以四边形EFGH是否为矩形,关键看原四边形的对角线是否垂直,垂直即是,否则不是。至此还不能罢休,因为四边形还可能更特殊成正方形,要得是正方形,不仅需要有一组邻边相等,还需要有一个角是直角,显然需要有AC=BD,且AC⊥BD,即原四边形的对角线垂直且相等。
至此,可归纳出思考和解决这类问题的步骤:第一步,顺次连结任意四边形四边中点首先得平行四边形;第二步,看原四边形的对角线有无特殊性,即原四边形的对角线是否有相等或垂直的特殊性,若相等,则得菱形,若垂直,则得矩形,若既相等又垂直,则得正方形。
至此,可最终总结为:要判断顺次连结四边形四边中点得什么四边形,根本不用管原四边形是什么四边形,而只需看原四边形的对角线有无相等或垂直的特殊性,即顺次连结任何四边形四边中点首先得平行四边形,然后再看原四边形的对角线有无相等和垂直的特殊性,若相等则得菱形,若垂直则得矩形,若既相等又垂直则得正方形。如“顺次连结等腰梯形各边中点得什么四边形”的思考过程只需如此:因为等腰梯形的对角线相等,所以一定得菱形,但等腰梯形的对角线不一定垂直,所以不一定得矩形,当然就不一定得正方形,因此只能说得菱形。
这类问题的上述思考方向和解决方法被学生掌握后,学生根本用不着慢慢画图、作辅助线、一步一步写推理过程来求得答案。原本可能要十分钟才能解决或根本无法解决的问题,只需在大脑中思考几秒钟就能搞定,这无疑将大大提升学生的思维能力和学习效率。