师:今天授课的题目是初中数学人教版八年级上册第13章第一节《线段垂直平分线的性质》的第一课时。某区政府计划在三个住宅小区A、B、C之间修建一个购物中心,试问建在何处,才能使它到三个小区的距离相等?我们从线段垂直平分线的性质开始研究,来解决上述问题。
大家看,这里有直线l垂直平分AB,P1、P2、P3是直线l上的点。请同学们量一量线段P1A、P1B、P2A、P2B、P3A、P3B的长度,然后猜想一下,P1A和P1B、P2A和P2B、P3A和P3B之间有怎样的数量关系?
生:(度量后)P1A等于P1B,P2A等于P2B,P3A等于P3B。
师:很好。这里结论成立的前提是l垂直平分AB,且P1、P2、P3是直线l上的点。由此我们猜想,P1、P2、P3到A点与B点的距离分别相等。那么,我们能用自己的语言把这个结论叙述出来吗?这个结论的条件是线段垂直平分线,结论是线段垂直平分线上的点与这条线段两个端点的距离相等。我们能验证这一结论吗?现在转化为几何格式,如图,直线l垂直AB,垂足为C点,且AC = CB,点P在直线l上,也就是l垂直平分AB,求证PA = PB。
生:因为l垂直于AB,所以∠PCA = ∠PCB。又因为AC = BC,PC = PC(公共边),依据边角边,可得到△PCA ≌ △PCB,所以PA = PB。
师:通过验证,我们发现这个命题是真命题,它就是线段垂直平分线的性质。用语言叙述就是:线段垂直平分线上的点与这条线段两个端点的距离相等。一般应用格式是:因为直线l是线段AB的垂直平分线,点P在l上,所以PA = PB。它的作用是证明两条线段相等,以前我们通常用三角形全等来证明,现在可以通过线段垂直平分线的性质来证明。
下面看例一,如图,在△ABC中,AB = AC = 20厘米,DE垂直平分AB,垂足为E点,交AC于D点。这里要关注DE垂直平分AB,已知△DBC的周长为35厘米,问BC的长为多少?大家想想刚才讲的线段垂直平分线的性质,抓住DE垂直平分AB,能得到什么?
生:AD = BD。
师:对,已知△DBC周长为35厘米,即DB + DC + BC = 35,又因为AB = AC = 20厘米,且AD = BD,那么AD + DC = BD + DC。现在能算出BC的长吗?
生:能。因为△DBC周长 = BC + BD + DC = 35,又因为DE垂直平分AB,所以AD = BD,等量代换可得BC + AD + DC = 35。又因为AC = AD + DC = 20厘米,所以BC = 35 - 20 = 15厘米。
师:从这个例题可以总结出,我们能利用线段垂直平分线的性质,实现线段之间的相互转化,从而求出未知线段的长。下面看例2,如图,在△ABC中,边AB、BC的垂直平分线交于点P,求证PA = PB = PC。大家想想怎么证明?
生:因为点P在线段AB的垂直平分线上,所以PA = PB。同理,因为点P也在线段BC垂直平分线上,所以PB = PC。根据等量代换,所以PA = PB = PC。
师:证明过程要注重几何书写格式,写:因为点P在线段AB的垂直平分线MN上,所以PA = PB。同理,PB = PC,所以PA = PB = PC。现在学了这个内容,能想到方法确定刚才提出的购物中心的位置吗?我们可以把三个小区看成三个点,对应A、B、C三点。
生:可以连接AB、BC,分别作AB、BC的垂直平分线,交点P到A、B、C三点的距离相等,P点就是购物中心的位置。
师:非常好,这体现了数学知识能解决生活中的实际问题。接下来看第二个内容,线段垂直平分线的判定。性质定理和判定定理有什么区别呢?刚才是已知直线l垂直平分AB,得出PA = PB,现在反过来,如果PA = PB,那么点P是否在线段AB的垂直平分线上?转化为数学问题就是:已知如图,PA = PB,求证点P在线段AB的垂直平分线上。对于这样的证明题,通常怎么做呢?
生:构建新的三角形,过P点作PC垂直于AB于点C。
师:对,这样做后能得到什么呢?
生:因为作了垂直,所以∠PCA = ∠PCB = 90°。在Rt△PCA和Rt△PCB中,斜边PA = PB,PC = PC(公共边),根据斜边直角边,Rt△PCA ≌ Rt△PCB,所以AC = BC,即C为AB的中点。又因为PC垂直于AB,所以PC既垂直又平分AB,所以点P在线段AB的垂直平分线上。
