数学
8年级
中等
轴对称
通过生活实例理解轴对称的概念,掌握轴对称图形和两个图形成轴对称的区别与联系,学会用尺规作图画出轴对称图形,并能利用性质解决简单问题。
一、概念导入:从生活中的对称说起
同学们,你们一定见过蝴蝶的翅膀吧?把蝴蝶的身体中线一折,两边的翅膀能完全重合。再比如天安门的建筑、剪纸窗花、字母“A”……这些事物都给人一种对称的美感。数学里,我们把这种“沿一条直线对折后两边完全重合”的现象叫作轴对称。
今天我们就来系统学习这个有趣的几何性质——它不仅是美术设计的基础,更是后续学习等腰三角形、菱形等图形的重要工具。
二、核心概念
1. 轴对称图形
如果一个平面图形沿一条直线折叠,直线两旁的部分能够互相重合,这个图形就叫作轴对称图形,这条直线就是它的对称轴。
例如:等腰三角形、正方形、圆、线段等都是轴对称图形。
2. 两个图形成轴对称
把两个图形沿着一条直线折叠,如果它们能完全重合,那么这两个图形成轴对称,这条直线叫对称轴,折叠后重合的点叫对称点。
注意区分:轴对称图形是一个图形自身具有对称性;两个图形成轴对称是两个图形之间的关系。但两者可以互相转化——把成轴对称的两个图形看成一个整体,就是轴对称图形。
三、轴对称的性质
观察下面的图形,猜想:如果两个图形成轴对称,对应点与对称轴有什么关系?
通过观察和测量,我们可以归纳出轴对称的性质:
- 对应线段相等,对应角相等。
- 对称点所连线段被对称轴垂直平分。
- 任意一对对应点到对称轴的距离相等。
四、如何画一个图形的轴对称图形
已知一个图形和一条对称轴,如何画出它的轴对称图形?步骤很简单(以三角形为例):
- 找关键点:找出图形中所有关键顶点(比如三角形的三个顶点)。
- 作垂线:分别过每个关键点向对称轴作垂线,得到垂足。
- 截等长:在垂线的另一侧截取与对称轴到该关键点等长的线段,得到对应点。
- 连线:按原图形顺序连接对应点,即得对称图形。
五、典型例题
例1(基础) 下列图形中,哪些是轴对称图形?如果是,说出它们的对称轴:
① 正方形;② 平行四边形;③ 等边三角形;④ 圆。
① 正方形;② 平行四边形;③ 等边三角形;④ 圆。
【思考】 想象对折一下。正方形沿对边中点连线或对角线折叠都能重合,有4条对称轴;等边三角形有3条对称轴;圆有无数条;但平行四边形(一般情况)沿任何一条直线对折都不能使两边重合,不是轴对称图形(菱形是特例)。
答案: ①√ ②× ③√ ④√
答案: ①√ ②× ③√ ④√
例2(中档) 如图,在3×3的正方形网格中,已有两个小正方形被涂黑,再将图中其余小正方形任意涂黑一个,使整个图案构成一个轴对称图形的方法有几种?
(请参考网格图,同学们可以在脑中想象)
【思路】 轴对称图形要求有一条直线使得两侧完全重合。网格很小,可以逐点尝试。例如把左上角涂黑,则对称轴可以是中间竖直的线;把右下角涂黑,对称轴可以是水平线等。答案是:5种。
例3(提升) 已知△ABC中,AB=AC,点D是BC的中点,求证:AD⊥BC,且AD平分∠BAC。
【分析】 等腰三角形是轴对称图形,底边上的中线所在的直线就是对称轴。由轴对称性质可直接得出。
证明: 因为AB=AC,所以△ABC是轴对称图形,对称轴是A与BC中点D的连线所在的直线。沿AD折叠,点B与C重合,因此∠B=∠C,BD=CD,且∠ADB=∠ADC=90°,即AD⊥BC,同时∠BAD=∠CAD,AD平分∠BAC。
证明: 因为AB=AC,所以△ABC是轴对称图形,对称轴是A与BC中点D的连线所在的直线。沿AD折叠,点B与C重合,因此∠B=∠C,BD=CD,且∠ADB=∠ADC=90°,即AD⊥BC,同时∠BAD=∠CAD,AD平分∠BAC。
六、常见误区
- 误区1:把对称轴画成线段。 注意:对称轴是一条直线,不能只画一条线段,要两端延伸。
- 误区2:混淆“轴对称图形”和“两个图形成轴对称”。 前者是对一个图形而言,后者是对两个图形而言。但两者性质相通。
- 误区3:作图时忘记找全关键点。 只作了部分顶点,遗漏导致图形残缺。必须找出所有决定图形形状的关键点(转折点、端点)。
七、学习建议
- 多动手折纸:拿一张纸对折,剪出各种图案,直观感受轴对称。
- 学会规范作图:用尺子和圆规准确作出对称点,培养几何直观。
- 记住核心性质“对称点连线被对称轴垂直平分”,它是解题的钥匙。
八、知识链接
- 前置知识:线段垂直平分线、角平分线、全等三角形。
- 后续知识:等腰三角形(利用对称证明“三线合一”)、等腰梯形、菱形、圆等图形的性质。尺规作图(作对称点就是作垂直平分线的应用)。
九、习题自测
- 下列图形中,不是轴对称图形的是( )
A. 线段 B. 角 C. 含30°角的直角三角形 D. 等腰梯形 - 在平面直角坐标系中,点A(2,3)关于x轴的对称点的坐标是______,关于y轴的对称点的坐标是______。
- 如图,在正方形网格中,已知△ABC和直线MN(网格线),请画出△ABC关于直线MN对称的图形△A'B'C'。
参考答案
- C(含30°角的直角三角形不一定等腰,一般不是轴对称图形)
- (2,-3);(-2,3)
- 略(按作图步骤:找出A、B、C关于MN的对称点再连线)