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中心对称图形
对角线的交点
是它的对称中心
同一底上的
两个角相等
对角线相等
AC=BD
​$∠ABC=∠DCB,∠BAD=∠CDA,AC=BD. $​
证明​$:$​过点​$D$​作​$DE//AB,$​交​$BC$​于点​$E; $​
∴​$∠ABE=∠DEC; $​
∵​$AD//BC, $​
∴四边形​$ABED$​是平行四边形​$. $​
∴​$AB=DE; $​
又∵​$AB=DC, $​
∴​$DE=DC. $​
∴​$∠DCE=∠DEC. $​
∴​$∠ABE=∠DCE, $​即​$∠ABC=∠DCB. $​
∵​$AD//BC, $​
∴​$∠BAD+∠ABC=180°,∠CDA+∠DCB=180°, $​
∵​$∠ABC=∠DCB, $​
∴​$∠BAD=∠CDA. $​
∵​$BC=CB, $​
∴​$△ABC≌△DCB. $​
∴​$AC=BD$​


【分析】
1. 类比研究:参照平行四边形从对称性、边、角、对角线的研究维度,结合等腰梯形“一组对边平行,另一组对边相等且不平行”的定义,推导其对应性质。平行四边形是中心对称图形,等腰梯形为轴对称图形;平行四边形对边平行且相等,等腰梯形仅一组对边平行、另一组对边相等;平行四边形对角相等,等腰梯形同一底上的角相等;平行四边形对角线互相平分,等腰梯形对角线相等。
2. 演绎论证:证明等腰梯形的角和对角线性质时,采用转化思想,过点D作AB的平行线构造平行四边形,将AB转化为DE,结合AB=DC得到等腰△DEC,利用等腰三角形性质证明底角相等;再通过同旁内角互补证明另一组底角相等;最后借助SAS证明△ABC≌△DCB,从而得出对角线相等的结论。
3. 揭示关系:明确图形层级:四边形是最宽泛的类别,包含平行四边形和对角线相等的四边形;平行四边形包含矩形(矩形属于对角线相等的平行四边形);对角线相等的四边形包含矩形和等腰梯形。
【解析】
类比研究
(1)平行四边形对称性:中心对称图形,对角线的交点是它的对称中心;等腰梯形对称性:轴对称图形,过两底中点的直线是对称轴。
(2)平行四边形角的性质:对角相等;等腰梯形角的性质:同一底上的两个角相等。
(3)平行四边形对角线性质:互相平分;等腰梯形对角线性质:对角线相等。
演绎论证(4)
求证:$\boldsymbol{∠ ABC=∠ DCB}$,$\boldsymbol{∠ BAD=∠ CDA}$,$\boldsymbol{AC=BD}$。
证明:
过点$D$作$DE// AB$,交$BC$于点$E$。
$\therefore ∠ ABE=∠ DEC$(两直线平行,同位角相等)。
$\because AD// BC$,$DE// AB$,
$\therefore$ 四边形$ABED$是平行四边形(两组对边分别平行的四边形是平行四边形)。
$\therefore AB=DE$(平行四边形对边相等)。
又$\because AB=DC$,
$\therefore DE=DC$(等量代换)。
$\therefore ∠ DCE=∠ DEC$(等腰三角形两底角相等)。
$\therefore ∠ ABE=∠ DCE$,即$\boldsymbol{∠ ABC=∠ DCB}$(等量代换)。
$\because AD// BC$,
$\therefore ∠ BAD+∠ ABC=180°$,$∠ CDA+∠ DCB=180°$(两直线平行,同旁内角互补)。
$\because ∠ ABC=∠ DCB$,
$\therefore \boldsymbol{∠ BAD=∠ CDA}$(等角的补角相等)。
在$△ ABC$和$△ DCB$中,
$\begin{cases}AB=DC\\∠ ABC=∠ DCB\\BC=CB\end{cases}$
$\therefore △ ABC≌△ DCB$(SAS)。
$\therefore \boldsymbol{AC=BD}$(全等三角形对应边相等)。
揭示关系(5)
图形所属关系:
最外层为①四边形;
四边形包含③平行四边形和②对角线相等的四边形;
③平行四边形包含④矩形;
②对角线相等的四边形包含④矩形和⑤等腰梯形(矩形同时属于平行四边形和对角线相等的四边形,等腰梯形属于对角线相等的四边形但不属于平行四边形),图形参考:https://thumb.zyjl.cn/pic23/696922/0de6839a9e67f44158d51dd0bc74c755.jpg?x-oss-process=image/crop,x_884,y_155,w_240,h_191/contrast,3
【答案】
(1)中心对称图形,对角线的交点是它的对称中心;等腰梯形是轴对称图形,过两底中点的直线是对称轴
(2)同一底上的两个角相等
(3)对角线相等
(4)$\boldsymbol{∠ ABC=∠ DCB}$,$\boldsymbol{∠ BAD=∠ CDA}$,$\boldsymbol{AC=BD}$;证明过程见上述解析
(5)图形参考给定链接
【知识点】
等腰梯形的性质、平行四边形的判定与性质、全等三角形的判定与性质
【点评】
本题类比平行四边形的研究方法,从多维度探究等腰梯形的性质,考查了转化思想在几何证明中的应用,同时梳理了各类四边形的从属关系,帮助学生构建完整的四边形知识体系,加深对特殊四边形性质的理解与区分。
【难度系数】
0.6