方法指导:平行线中要理解平行公理,能熟练地找出“三线八角”图形中的同位角、内错角、同旁内角,并会运用与“三线八角”有关的平行线的判定定理和性质定理,利用平行公理及其推论证明或求解。
二、例题精讲。
例1.如图(1),直线a与b平行,∠1=(3x+70)°,2=(5x+22)°,求∠3的度数。
解:∵ a∥b, ∠3=∠4(两直线平行,内错角相等)
∠1+∠3=∠2+∠4=180°(平角的定义)
∠1=∠2 (等式性质)
则 3x+70=5x+22 解得x=24
即∠1=142°
∠3=180°-∠1=38图(1)
评注:建立角度之间的关系,即建立方程(组),是几何计算常用的方法。
例2.已知:如图(2), ab∥ef∥cd,eg平分∠bef,∠b+∠bed+∠d =192°,b-∠d=24°,求∠gef的度数。
解:∵ab∥ef∥cd
∴∠b=∠bef,∠def=∠d(两直线平行,内错角相等)
∵∠b+∠bed+∠d =192°(已知)
即∠b+∠bef+∠def+∠d=192°
2(∠b+∠d)=192°(等量代换)
则∠b+∠d=96°(等式性质)
∠b-∠d=24°(已知图(2)
∠b=60°(等式性质。
即∠bef=60°(等量代换)
eg平分∠bef(已知)
∠gef=∠bef=30°(角平分线定义)
例3.如图(3),已知ab∥cd,且∠b=40°,∠d=70°,求∠deb的度数。
解:过e作ef∥ab
ab∥cd(已知)
ef∥cd(平行公理)
∠bef=∠b=40° ∠def=∠d=70°(两直线平行,内错角相等)
∠deb=∠def-∠bef
∠deb =∠d-∠b=30°
评注:证明或解有关直线平行的问题时,如果不构成“三线八角”,则应添出辅助线图(3)
例4.已知锐角三角形abc的三边长为a,b,c,而ha,hb,hc分别为对应边上的高线长,求证:ha+hb+hc<a+b+c
分析:对应边上的高看作垂线段,而邻边看作斜线段。
证明:由垂线段最短知,ha<c ,hb<a,hc<b
以上三式相加得ha+hb+hc<a+b+c
研究垂直关系应掌握好垂线的性质。
1. 以过一点有且只有一条直线垂直于已知直线。
2. 垂线段最短。
例5.如图(4),直线ab与cd相交于o,efab于f,ghcd于h,求证ef与gh必相交。
分析:欲证ef与gh相交,直接证很困难,可考虑用反证法。
证明:假设ef与gh不相交。
∵ ef、gh是两条不同的直线。
∴ ef∥gh
∵ efab
ghab又因ghcd 故ab∥cd (垂直于同一直线的两直线平行) 图(4)
这与已知ab和cd相交矛盾。
所以ef与gh不平行,即ef与gh必相交。
评注:本题应用结论:
1) 垂直于同一条直线的两直线平行。
2) 两条平行线中的一条直线垂直于第三条直线,那么另一条直线也平行于第三条直线;
例6.平面上n条直线两两相交且无3条或3条以上直线共点,有多少个不同交点?
解:2条直线产生1个交点,第3条直线与前面2条均相交,增加2个交点,这时平面上3条直线共有1+2=3个交点;
第4条直线与前面3条均相交,增加3个交点,这时平面上4条直线共有1+2+3=6个交点;
则 n条直线共有交点个数:1+2+3+…+n-1)= n(n-1)
评注:此题是平面上n条直线交点个数最多的情形,需要仔细观察,由简及繁,深入思考,从中发现规律。
例7.6个不同的点,其中只有3点在同一条直线上,2点确定一条直线,问能确定多少条直线?
解:6条不同的直线最多确定:5+4+3+2+1=15条直线,除去共线的3点中重合多算的2条直线,即能确定的直线为15-2=13条。
另法:3点所在的直线外的3点间最多能确定3条直线,这3点与直线上的3点最多有3×3=9条直线,加上3点所在的直线共有:3+9+1=13条。
评注:一般地,平面上n个点最多可确定直线的条数为:1+2+3+…+n-1)= n(n-1)
例8.10条直线两两相交,最多将平面分成多少块不同的区域?
解:2条直线最多将平面分成2+2=4个不同区域;
3条直线中的第3条直线与另两条直线相交,最多有两个交点,此直线被这两点分成3段,每一段将它所在的区域一分为二,则区域增加3个,即最多分成2+2+3=7个不同区域;
同理:4条直线最多分成2+2+3+4=11个不同区域;
10条直线最多分成2+2+3+4+5+6+7+8+9+10=56个不同区域。
推广:n条直线两两相交,最多将平面分成2+2+3+4+…+n=1+n(n+1)= n2+n+2)块不同的区域。
思考:平面内n个圆两两相交,最多将平面分成多少块不同的区域?
例9.平面上n条直线两两相交,求证所成得的角中至少有一个角不大于。
证明:平面上n条直线两两相交最多得对顶角×2=n(n-1)对,即2n(n-1)个角。
平面上任取一点o,将这n条直线均平行移动过点o,成为交于一点o的n条直线,这n条直线将以o为顶点的圆周角分为2n个(共n对)互不重叠的角n
由平行线的性质知,这2n个角中每一个都和原来n条直线中的某两条直线的交角中的一个角相等,即这2n个角均是原2n(n-1)个角中的角。
若这2n个角均大于,则1+2+3+…+2n >2n×=360°,而 1+2+3+…+2n =360°,产生矛盾。
故n中至少有一个小于,即原来的2n(n-1) 中至少有一个角不小于。
评注:通过平移,可以把原来分散的直线集中交于同一点,从而解决问题。
例10.(a)请你在平面上画出6条直线(没有三条共点),使得它们中的每条直线都恰与另3条直线相交,并简单说明画法。
b)能否在平面上画出7条直线(任意3条都不共点),使得它们中的每条直线都恰与另3条直线相交,如果能请画出一例,如果不能请简述理由。
解:(a)在平面上任取一点a。
过a作两直线m1与n1。在n1 上取两点b,c,在m1上取两点d,g。过b作m2∥m1,过c作m3∥m1,过d作n2∥n1,过g作n3∥n1,这时m2、m3、n2、n3交得e、f、h、i四点,如图所示。
由于彼此平行的直线不相交,所以,图中每条直线都恰与另3条直线相交。
b)在平面上不能画出没有3线共点的7条直线,使得其中每条直线都恰与另外3条直线相交。
理由如下:假设平面上可以画出7条直线,其中每一条都恰与其它3条相交,因两直线相交只有一个交点,又没有3条直线共点,所以每条直线上恰有与另3条直线交得的3个不同的交点。
根据直线去计数这些交点,共有3×7=21个交点,但每个交点分属两条直线,被重复计数一次,所以这7条直线交点总数为=10.5个,因为交点个数应为整数,矛盾。
所以,满足题设条件的7条直线是画不出来的。
三、巩固练习。
1.平面上有5个点,其中仅有3点在同一直线上,过每2点作一条直线,一共可以作直线( )条。
a.6 b. 7 c.8 d.9
2.平面上三条直线相互间的交点个数是 (
a.3 b.1或3 c.1或2或3 d.不一定是1,2,3
3.平面上6条直线两两相交,其中仅有3条直线过一点,则截得不重叠线段共有( )
a.36条 b.33条 c.24条 d.21条。
4.已知平面中有个点三个点在一条直线上,四个点也在一条直线上,除些之外,再没有三点共线或四点共线,以这个点作一条直线,那么一共可以画出38条不同的直线,这时等于( )
(a)9 (b)10 (c)11 (d)12
5.若平行直线ab、cd与相交直线ef、gh相交成如图示的图形,则共得同旁内角( )
a.4对 b.8对 c.12对 d.16对。
6.如图,已知fd∥be,则∠1+∠2-∠3
a.90° b.135° c.150° d.180°
第7题 7.如图,已知ab∥cd,∠1=∠2,则∠e与∠f的大小关系。
8.平面上有5个点,每两点都连一条直线,问除了原有的5点之外这些直线最多还。
有交点。9.平面上3条直线最多可分平面为个部分。
10.如图,已知ab∥cd∥ef,psgh于p,∠frg=110°,则∠psq= 。
11.已知a、b是直线l外的两点,则线段ab的垂直平分线与直线的交点个数是 。
12.平面内有4条直线,无论其关系如何,它们的交点个数不会超过个。
13.已知:如图,de∥cb ,求证:∠aed=∠a+∠b
14.已知:如图,ab∥cd,求证:∠b+∠d+∠f=∠e+∠g
第13题第14题。
15.如图,已知cbab,ce平分∠bcd,de平分∠cda,edc+∠ecd =90°,求证:daab
16.平面上两个圆三条直线,最多有多少不同的交点?
17.平面上5个圆两两相交,最多有多少个不同的交点?最多将平面分成多少块区域?
18.一直线上5点与直线外3点,每两点确定一条直线,最多确定多少条不同直线?
19.平面上有8条直线两两相交,试证明在所有的交角中至少有一个角小于23°。
20.平面上有10条直线,无任何三条交于一点,欲使它们出现31个交点,怎样安排才能办到?画出图形。
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