1. 阅读苏科版数学七年级上册教材第 190 页的《怎样证明“两直线平行,同位角相等”》,解决下列问题.
在一次数学探究活动中,老师给出了如下内容:我们知道可以用反证法证明“两直线平行,同位角相等”.现在请同学们仿照这种方法解决下列问题.
(1)在同一平面内有直线 $a$、$b$、$c$,若 $a// b$,$b// c$,请用“过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行”这一基本事实,说明 $a$ 与 $c$ 的位置关系.
(2)在(1)的基础上,若直线 $d$ 与直线 $a$ 相交,且直线 $d$ 与直线 $b$ 不平行,判断直线 $d$ 与直线$c$ 的位置关系,并说明理由.
在一次数学探究活动中,老师给出了如下内容:我们知道可以用反证法证明“两直线平行,同位角相等”.现在请同学们仿照这种方法解决下列问题.
(1)在同一平面内有直线 $a$、$b$、$c$,若 $a// b$,$b// c$,请用“过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行”这一基本事实,说明 $a$ 与 $c$ 的位置关系.
(2)在(1)的基础上,若直线 $d$ 与直线 $a$ 相交,且直线 $d$ 与直线 $b$ 不平行,判断直线 $d$ 与直线$c$ 的位置关系,并说明理由.
答案
(1)假设a与c不平行,即直线a与直线c相交,设交点为P,则过点P与已知直线b平行的直线就有2条,分别为直线a、c,这与“过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行”矛盾,所以假设不成立,故$a// c$。
(2)直线d与直线c相交。理由如下:由(1)知,$a// c$。假设直线d与直线c不相交,即$d// c$。因为直线d与直线a相交,设交点为M,则过点M与已知直线c平行的直线就有2条,分别为直线a、d,这与“过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行”矛盾,所以假设不成立,故直线d与直线c相交。
(2)直线d与直线c相交。理由如下:由(1)知,$a// c$。假设直线d与直线c不相交,即$d// c$。因为直线d与直线a相交,设交点为M,则过点M与已知直线c平行的直线就有2条,分别为直线a、d,这与“过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行”矛盾,所以假设不成立,故直线d与直线c相交。
2. 阅读苏科版数学七年级上册教材第 196 页的《鸡蛋饼的分割》,解决下列问题.
在一次数学实践活动课上,老师带领同学们探讨类似鸡蛋饼分割的问题.
(1)在一张圆形的彩纸上,如果画6条直线,最多可以把这张彩纸分成多少个区域?
(2)若将一张大饼看作一个平面,切10刀(每刀都是直线且大小不要求相同),最多能把大饼切成多少块?
(3)同学们在探讨过程中发现,直线分平面区域的规律与生活中很多场景类似,比如在一个圆形的花园里,要设置若干条笔直的小径(看作直线),将花园分成不同的区域用来种植不同的花卉.若已经设置了3条小径,现在要再设置2条小径,使花园被分成的区域最多,此时花园一共被分成了多少个区域?
在一次数学实践活动课上,老师带领同学们探讨类似鸡蛋饼分割的问题.
(1)在一张圆形的彩纸上,如果画6条直线,最多可以把这张彩纸分成多少个区域?
(2)若将一张大饼看作一个平面,切10刀(每刀都是直线且大小不要求相同),最多能把大饼切成多少块?
(3)同学们在探讨过程中发现,直线分平面区域的规律与生活中很多场景类似,比如在一个圆形的花园里,要设置若干条笔直的小径(看作直线),将花园分成不同的区域用来种植不同的花卉.若已经设置了3条小径,现在要再设置2条小径,使花园被分成的区域最多,此时花园一共被分成了多少个区域?
答案
(1)设直线条数为n,最多分成的区域数为$a_n$。当$n=1$时,$a_1=2$;当$n=2$时,$a_2=4=2+2$;当$n=3$时,$a_3=7=4+3$;当$n=4$时,$a_4=11=7+4$;则当$n=5$时,$a_5=a_4+5=11+5=16$;当$n=6$时,$a_6=a_5+6=16+6=22$。所以画6条直线,最多可以把彩纸分成22个区域。
(2)观察(1)中的规律,得$a_n=a_{n-1}+n(n≥2)$,则$a_n=1+1+2+3+\dots+n=1+\frac{n(n+1)}{2}$。当$n=10$时,$a_{10}=1+\frac{10×11}{2}=1+55=56$。所以切10刀最多能把大饼切成56块。
(3)已知3条直线时,最多把平面分成$a_3=7$(个)区域;再画第4条直线,要使分成区域最多,则第4条直线与前3条直线都相交,且交点不重合,这样会增加4个区域,此时有$7+4=11$(个)区域;再画第5条直线,同理,它与前面4条直线都相交且交点不重合,会增加5个区域,此时有$11+5=16$(个)区域。所以此时花园一共被分成了16个区域。
(2)观察(1)中的规律,得$a_n=a_{n-1}+n(n≥2)$,则$a_n=1+1+2+3+\dots+n=1+\frac{n(n+1)}{2}$。当$n=10$时,$a_{10}=1+\frac{10×11}{2}=1+55=56$。所以切10刀最多能把大饼切成56块。
(3)已知3条直线时,最多把平面分成$a_3=7$(个)区域;再画第4条直线,要使分成区域最多,则第4条直线与前3条直线都相交,且交点不重合,这样会增加4个区域,此时有$7+4=11$(个)区域;再画第5条直线,同理,它与前面4条直线都相交且交点不重合,会增加5个区域,此时有$11+5=16$(个)区域。所以此时花园一共被分成了16个区域。
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