4.6 用尺规作线段与角
1.尺规作图的概念
几何中,通常用没有刻度的直尺和圆规来画图,这种画图的方法叫做尺规作图.
(1)尺规作图与画图虽然都是指按要求画出符合条件的正确图形,但两者还是有本质上的区别.尺规作图是画图的一种特殊的表现形式,它要求只能限定用直尺和圆规这两种工具完成画图过程,而画图一般不限定工具.既可用直尺和圆规,也可以用其他的辅助工具,比如量角器、三角板、刻度尺等.
(2)直尺的功能:在两点间连接一条线段;将线段向两边延长.圆规的功能:以任意一点为圆心,适当长为半径作一个圆;以任意一点为圆心,适当长为半径画一段弧.
【例1】 下列说法中,正确的是( ).
A.延长射线OA B.作直线AB的延长线
C.延长线段AB到C,使AC=AB D.延长线段AB到C,使AC=2AB
解析:A项:射线不可以延长,只能反向延长;B项:直线没有延长线和反向延长线;C项:如果延长AB到C,则AC>AB,不可能AC=AB.
答案:D
2.作一条线段等于已知线段
(1)已知:线段a
求作:线段AB,使AB=a.
作法:
①作一条直线l;
②在l上任取一点A,以点A为圆心,以线段a的长度为半径画弧,交直线l于点B.
线段AB就是所求作的线段.
(2)常用的基本作图语言有:①过点×和点×作射线××(或作直线××);②在射线××上截取××=××;③在射线上顺次截取××=××=××;④以点×为圆心,××长为半径作弧,交××于点×.
谈重点 作图的要求
作图题的作图要求:(1)要根据问题把已知条件具体化;(2)要写明作什么图形,满足什么要求;(3)在作法中要使用规范语句,按照作图的顺序逐一写明;(4)最后要指出结论.
【例2】 已知线段a,如图:
求作:线段AB,使AB=3a.
分析:先作一条直线,在这条直线上连续作出三条线段都等于a即可.
作法:(1)作一条直线l;
(2)在l上任取一点A,以点A为圆心,以线段a的长度为半径作弧,交直线l于C;
(3)以点C为圆心,以线段a的长度为半径作弧,在同一方向上交直线l于D;
(4)以点D为圆心,以线段a的长度为半径作弧,在同一方向上交直线l于B.
所以线段AB就是所求的线段.
释疑点 截取线段的方法
沿着某一个方向依次截取几次,结果所得到的线段就是原线段的几倍.
3.作一个角等于已知角
已知:∠AOB.如图所示:
求作:∠DEF,使∠DEF=∠AOB.
作法:(1)在∠AOB上以点O为圆心,任意长为半径画弧,分别交OA,OB于点P,Q;
(2)作射线EG,并以点E为圆心,OP长为半径画弧交EG于点D;
(3)以点D为圆心,PQ长为半径画弧交第(2)步中所画弧于点F;
(4)作射线EF.
则∠DEF即为所求作的角.
【例3】 如图,已知∠AOB,利用尺规作∠A′O′B′,使∠A′O′B′=2∠AOB.
作法:(1)以O为圆心,以任意长为半径画弧交OA于点C,交OB于点D;
(2)作射线O′A′,以O′为圆心,以OC长为半径画弧交O′C′于点C′;
(3)以C′为圆心,以CD的长为半径画弧交前弧于E点,接着以E为圆心,同样的长为半径画弧交前面弧于点B′;
(4)过点B′作射线O′B′,∠A′O′B′就是所求作的角.如图.
辨误区 作留作图痕迹
作图痕迹是尺规作图必不可少的部分,不可擦去.
4.作线段的和、差
“作一条线段等于已知线段”是基本作图之一,它是作线段和、差的依据,因此我们要对“作一条线段等于已知线段”的过程和操作方法非常熟练.作线段的和时,是沿着某一点按照一个方向依次截取每一条线段,这条直线上的始点与终点组成的线段就是所作的几条线段的和;作线段的差时,先作被减线段,然后以这条线段的一个端点为端点,在这条线段内部作出要减的线段,其余的两个端点组成的线段就是要求作的线段.
【例4】 如图,已知线段a,b,c,
用圆规和直尺画线段,使它等于2a+b-c.
分析:先作2a+b,然后再减去c.
作法:(1)作射线AF;
(2)在射线AF上顺次截取AB=BC=a,CD=b;
(3)在线段AD上截取DE=c.
所以线段AE即为所求.
5.作角的和、差
“作一个角等于已知角”是基本作图之一,它是作角和、差的依据,因此我们要对“作一个角等于已知角”的过程和操作方法非常熟练.作角的和时,是沿着角的一边按照一个方向依次作出每一个角,这个角的始边与终边组成的角就是所作的几个角的和;作角的差时,先作被减的角,然后以这个角的一条边为一边,在这个角的内部作出要减的角,其余的两条边所组成的角就是要求作的角.
【例5】 如图,已知∠α和∠β(∠α>∠β),求作∠AOB,使∠AOB=∠α-∠β.
作法:(1)作射线OA;
(2)以射线OA为一边作∠AOC=∠α;
(3)以O为顶点,以射线OC为一边,在∠AOC的内部作∠BOC=∠β,则∠AOB就是所求作的角.
6.“作一个角等于已知角”的应用
在小学时,我们知道三角形的三个内角之和为180°,现在我们学习了“作一个角等于已知角”,我们可以利用“作一个角等于已知角”作出一个三角形的三个内角的和,利用图形来说明这一结论.
析规律 尺规作图步骤
用尺规作图来说明问题时,根据要解决的问题先写出已知、求作,再作图并写出作法.作图要力求准确.
作复杂的图形时,一般先根据题意画出草图,再写出已知、求作和作法.
【例6】 任意作一个三角形,用尺规作图作出它的三个内角的和,并用量角器度量出三个内角的和.
解:已知如图所示,任意△ABC,求作∠MON=∠A+∠B+∠C,并测量∠MON的大小.
作法:(1)作∠MOD=∠A;
(2)以OD为一边,在∠MOD的外部作∠DOE=∠B;
(3)以OE为一边,在∠MOE的外部作∠EON=∠C;
则∠MON为所求作的角.
用量角器度量出∠A+∠B+∠C=∠MON=180°.