问题引入
平行四边形看上去只是"两组对边平行",但由这一条能推出三组很实用的结论:对边相等、对角相等、对角线互相平分。
它们都不需要额外条件,只要图形是平行四边形就自动成立。
动态观察
拖动 A、B、C 三个顶点,第四个顶点 D 会自动移动——因为 D 由 A、B、C 唯一确定。
- 拖动 A、B、C,把平行四边形拉成各种形状(扁的、斜的、接近矩形的)。
- 对照侧栏的 AB 与 DC、AD 与 BC 两组读数,看对边是否始终相等。
- 再对照 ∠A 与 ∠C、∠B 与 ∠D,看对角是否始终相等。
- 最后看两条对角线的中点是否始终重合——这就是"对角线互相平分"。
规律发现
设 ABCD 为平行四边形,则三组结论同时成立:
其中 O 是两条对角线的交点。
平行四边形 ABCD 中,AB = 6,则 DC 等于多少?
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平行四边形对边相等,DC 与 AB 是对边,所以 DC = AB = 6。
原理解释
三条性质都由"对边平行"加全等推出:
- 连接对角线 AC,则 AB ∥ DC 给出 ∠BAC = ∠DCA(内错角),AD ∥ BC 给出 ∠BCA = ∠DAC;加上公共边 AC,由 ASA 得 △ABC ≌ △CDA;
- 由这组全等立刻得到 AB = DC、AD = BC、∠B = ∠D(对应边、对应角相等);
- 同理连接另一条对角线可证 ∠A = ∠C;两条对角线的交点 O 处,由 △AOD ≌ △COB 得 AO = OC、BO = OD,即对角线互相平分。
一条辅助线(对角线)就能把三条性质一起证出来,这是平行四边形题目里最常用的手法。
平行四边形 ABCD 的两条对角线交于 O,若 AO = 5,则 AC 等于多少?(只填数字)
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对角线互相平分,所以 O 是 AC 的中点,AC = 2AO = 2 × 5 = 10。
例题应用
平行四边形的性质常用来转移线段与角:把一条难以处理的边或角,换成与它相等的另一条。
- 确认图形是平行四边形(或先证明它是)。
- 需要哪条线段,就换成与它相等的对边;需要哪个角,就换成与它相等的对角。
- 若涉及对角线,用"交点平分对角线"把它变成中点问题。
- 综合题里常常再连一条对角线,用全等或中位线继续推进。
平行四边形 ABCD 的对角线 AC 与 BD 有什么关系?
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平行四边形的对角线互相平分(交点 O 同时是两条对角线的中点),但一般不相等、也不互相垂直。"对角线相等"是矩形的性质,"对角线互相垂直"是菱形的性质。
互动练习
在平行四边形 ABCD 中,下列关系正确的是?
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平行四边形的对角相等,所以 ∠A = ∠C(同时 ∠B = ∠D)。相邻的两个角则互补(因为对边平行,同旁内角互补),所以 ∠A + ∠B = 180°;若 ∠A + ∠C = 180°,那就是矩形(四个角都是直角)。
在本单元的画板上,把三个顶点拖成使平行四边形接近一个"又扁又长"的形状,观察它的对角线与边长如何变化。你能让两条对角线长度相等吗?此时图形是什么?
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参考结论:当两条对角线长度相等时,这个平行四边形是矩形。因为对角线相等的平行四边形可以证明四个角都是直角。类似地,把 A 拖到使对角线互相垂直,得到的是菱形;既相等又垂直则是正方形。这三条正是平行四边形"特殊化"的判定路径。