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2026北师大版初中数学八年级上册学生AI智能体深度理解16法:第31篇|第七章 平行线的证明·2 认识证明
2026北师大版初中数学八年级上册学生AI智能体深度理解16法:第31篇|第七章 平行线的证明·2 认识证明——深度理解16法之「时间距离」
北师大版义务教育教科书 · 数学 八年级上册 · 第七章 平行线的证明·2 认识证明
🏫 学校:dxyc2360 👨🏫 指导教师:张元方
📖 一、开篇引言
翻开北师大版八年级上册第 183 页,这一节的标题只有四个字:认识证明。页面上没有图,没有算式,第一段话讲的是「定义」。很多孩子翻到这里会愣一下:前面几章都是算数、解方程、画图象,怎么忽然讲起「什么叫做定义」这种听着像语文课的题目?
家长要留神的地方就在这里。这一节是全册最不像数学的一节,也是最难讲透的一节。孩子后面的三年要不停写「证明」:写平行线的证明、写三角形全等的证明、写圆里面那些角相等的证明。写得动写不动,分水岭不在他会不会做题,在他有没有弄清三件事——什么叫判断,什么叫条件与结论,什么叫「有据」。这三件事教材用了七页纸慢慢铺,铺得很客气,容易被当成概念填空背过去。
教材的开场很朴素:为了进行有理有据的证明,必须对某些名称和术语形成共同的认识,也就是给出定义。接着举了四个例子——公民、两点之间的距离、无理数、等腰三角形。四个例子里有两个来自生活,两个来自数学。这个安排有讲究:定义不是数学的专利,任何一个要跟人打交道的领域都得先把话说明白,数学只是把这件人人都在做的事做得最死板。
然后是第 183 页的「尝试·思考」,六个句子摆出来,问哪些作出了判断。第 185 页又摆出六个命题,让人指出条件和结论,再指出哪些是错的。第 186 页忽然跳到两千三百年前的古希腊,讲欧几里得怎么编《原本》,讲九条基本事实。第 187 页给出第一条像样的证明:对顶角相等,一行一个「因为」,一行一个「所以」。第 188 页讲《原本》怎么被译成中文,第 189 页的习题收尾。
这条线索看着跳,其实是一条时间的河。孩子今天要建的这套讲话规矩,欧几里得两千三百年前就建好了;孩子今天觉得别扭的「凭什么这句能写、那句不能写」,徐光启在 1607 年译书时一个字一个字琢磨过。这一篇用第十六法「时间距离」来读:隔着的时间不是一堵墙,而是一面筛子,两千三百年筛剩下的东西,正好是这一节要教的那点硬骨头。
给家长一句实在话:孩子这一节能把「命题」「真命题」「反例」这几个词填对,成绩看着不差;真正值钱的是他从此写每一步都问一句「这一句凭什么」,写不出凭据的句子就划掉。下面这十一段,围着这件小事展开。
📊 二、思维导图
本节知识一张图:从「说清一个词」到「证完一条理」,再接到两千三百年前
这张导图按「定词—辨句—看结构—分真假—立地基—写证明—溯源头」七步铺开。第一支是定义,回答「凭什么两人说的是同一个东西」。第二支是命题,把语句分成作出判断和没作判断两类。第三支是条件与结论,学会把一句话拆成「如果……那么……」两半。第四支是真假与反例,一条反例就能推翻一句漂亮话。第五支是公理与基本事实,九条里已认识八条。第六支是证明与定理,从对顶角相等开始学着写「因为……所以……」。第七支是时间那一支,欧几里得、《原本》、徐光启与李善兰,讲这套规矩走过多少年才到孩子手上。第六支下面挂易错清单,考试前扫一眼。

🔑 三、深度理解16法之「时间距离」
「时间距离」出自伽达默尔的《真理与方法》。十九世纪的史学有一个理想:要理解一份古代文本,就得把自己挪到那个时代去,用作者的眼睛看世界,把自己的成见全部搁下。伽达默尔说这条路走不通。人没法把自己搬走,他站的地方就是他理解的地方。他给了另一个说法:时间距离不是理解的障碍,它是理解的积极条件。隔着的那段时间会把嘈杂的东西沉下去,把真正要紧的东西浮上来。
他讲得有道理。同一本书,刚从书架上拿下来的新书人人叫好,过五十年还有人读的就没几本了。时间筛掉的不是深刻,是热闹。一份两千三百年前的数学书今天还在中学课本里被点名,这件事本身就是一次极严的检验——它当年那些时髦的争论、那些针对某个学派的辩驳,全被筛干净了,剩下的骨架还立着,说明那副骨架是真硬。
这一法还讲另一层:隔着时间看,能看出当时人看不出的事。伽达默尔说,同一个时代的人往往共享着一批「不成问题的前提」,谁都不去追问,因为大家都在里面。隔了几百年的人反倒会停下来问一句「他们凭什么这么干」。孩子读欧几里得正有这个便利:他不会天然觉得「定义—公理—定理」这套安排是唯一的做法,他会觉得新鲜,会问「为什么非要先定几个词、先认几条事实,才能往下证」。
这一节里,「时间距离」落到三个具体动作上。第一个动作是把今天觉得理所当然的事还原成一个发明。孩子写「因为 AB 与 CD 相交于 O,所以 ∠AOB 是平角」,写得很顺,因为老师这么教的。可这套写法不是天上掉的,是欧几里得在公元前 3 世纪编《原本》时定下的规矩:先挑一批数学名词作原名,挑一批公认的真命题作公理,其余的一句一句推。教材第 186 页把这段来历交代得很清楚,读的时候别跳。
第二个动作是用历史的长度去救一个卡住的孩子。孩子卡在「举了十个例子都对,为什么还不算证明」这句上,是极其常见的。教材第 185 页五个孩子的对话就是把这个卡点演出来:用观察、实验、验证特例行不行?不行,这些方法往往不可靠。这个问题不是今天才有,两千三百年前的人也在里面打转,欧几里得的办法是把地基单独挑出来,地基不许再问「凭什么」。孩子知道这是人类共同的坎,心里会松一点,愿意再往前走一步。
第三个动作是把译文本身当成一段可读的历史。第 188 页那段「阅读·欣赏」写到 1607 年徐光启与利玛窦合译前 6 卷,定名《几何原本》;1857 年李善兰与伟烈亚力合译后 9 卷。孩子读到「点」「线」「面」这些词是译出来的,会忽然明白:连名字都是有人商量着定下来的,跟他今天在课堂上跟同学商量「这个角叫 ∠1 还是叫 α」是一回事。定义之所以要「共同的认识」,就在这儿。
三个动作合起来,这一法要防的毛病是这个:孩子把「证明」当成一种格式。老师给了模板,他照着填,空填满了就是证完了。时间距离把格式还原成理由——这套格式之所以长成这样,是因为有一批人反复吃过「说不清」的亏。看清这一层,孩子写证明时才会去想让每一步都站得住,而不是让每一行都长得像。
📝 四、核心概念与公式
知识点一 · 定义是什么,为什么非有不可。教材第 183 页的说法很干脆:对名称和术语的含义加以描述,作出明确的规定,就是给出它们的定义。这句话的重点落在「规定」两个字上。规定不是发现,不是测量,是大家约好。教材给的四个例子正好四种味道:「具有中华人民共和国国籍的人,叫作中华人民共和国公民」规定了一个身份;「两点之间线段的长度,叫作这两点之间的距离」规定了一个量怎么量;「无限不循环小数称为无理数」规定了一类数怎么认;「有两边相等的三角形叫作等腰三角形」规定了一类图形怎么认。四句话有个共同的样子:被定义的那个词放后面,前面是「怎样才算」。孩子读定义要养成一个动作——把被定义的词盖住,看前面那半句能不能独立说清一件事。
知识点二 · 命题只认「作出判断」这一条。判断一件事情的句子,叫作命题。教材拿第 183 页那六个句子作分界线:(1) 任何一个三角形一定有一个角是直角,(2) 对顶角相等,(3) 无论 n 为怎样的自然数式子 n2−n+11 的值都是质数,(4) 如果两条直线都和第三条直线平行那么这两条直线也互相平行,这四句都作了判断,都是命题;(5) 你喜欢数学吗,(6) 作线段 AB=CD,一句在问,一句在吩咐,都没作判断,都不是命题。这里有个最容易踩的坑:(1)「任何一个三角形一定有一个角是直角」是假的,可它仍然是命题。真假是后一步的事,先得看它有没有在判断。
知识点三 · 条件与结论,就是「如果」和「那么」。每个命题都由条件和结论两部分组成。条件是已知的事项,结论是由已知事项推断出的事项。命题通常写成「如果……,那么……」的样子,「如果」后面的部分是条件,「那么」后面的部分是结论。第 184 页「思考·交流」那三条命题就是这个结构:(1) 如果一个三角形是等腰三角形,那么这个三角形的两个底角相等;(2) 如果 a=b,那么 a2=b2;(3) 如果两个三角形中有两边和一个角分别相等,那么这两个三角形全等。三条句子长短不一,骨头一样。麻烦在于很多命题不写成「如果……那么……」的样子,像「全等三角形的面积相等」「直角三角形的两锐角互余」,得自己补出那层架子。
知识点四 · 真命题、假命题、反例。正确的命题叫真命题,不正确的叫假命题。要说明一个命题是假命题,常常可以举出一个例子,使它具备命题的条件,而不具有命题的结论,这种例子叫反例。这句话里有两个「不」,一个「具」,一个「不具」,位置不能挪:反例必须满足条件,却不能有那条结论。孩子常犯的错是举一个连条件都不满足的例子,比如要推翻「两个锐角之和一定是钝角」,他举 100°+100°,这连「两个锐角」都不是,白举。举 20°+30°=50° 才算数。
知识点五 · 公理、证明、定理三件套。教材第 186 页交代来历:欧几里得编《原本》时,挑出一部分数学名词作原名,挑出一部分公认的真命题作公理,其余命题的真假都要靠演绎推理判断。演绎推理的过程叫证明,经过证明的真命题叫定理。每个定理都只能用公理、定义和已经证明为真的命题来证明。这句话是一条硬规矩,孩子写证明时每写一行都该拿它量一量:这一行要么是已知,要么是定义,要么是公理或基本事实,要么是已经证过的定理。四样都不是,就是没凭据。
知识点六 · 九条基本事实与可以借用的依据。本套教科书选用九条基本事实作为证明的出发点和依据,第 186 页列出了已认识的八条:两点确定一条直线;两点之间线段最短;同一平面内过一点有且只有一条直线与已知直线垂直;两条直线被第三条直线所截,如果同位角相等那么这两条直线平行;过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行;两边及其夹角分别相等的两个三角形全等;两角及其夹边分别相等的两个三角形全等;三边分别相等的两个三角形全等。第 9 条教材只写了一句「另外一条基本事实我们将在后面的学习中认识它」,没写内容。除基本事实,数与式的运算律和运算法则、等式的有关性质、反映大小关系的有关性质也能当依据,比如 a=b、b=c 得 a=c,叫等量代换;a>b、b>c 得 a>c。
本节公式与常用算式。n2−n+11 逐个数:n=1 得 11,n=2 得 13,n=3 得 17,n=4 得 23,n=5 得 31,n=6 得 41,前六个都是质数;取 n=11 得 121−11+11=121=11×11,不是质数,命题当场倒掉。a=b 时 a2=b2,反过来不成立,取 a=−2、b=2 即知。方程 (x−5)/2=(3−x)/3 去分母得 3(x−5)=2(3−x),展开得 3x−15=6−2x,移项得 5x=21,x=21/5=4.2,比 4 大一点,所以「那么 x=4」是假的。5 月 4 日到 5 月 11 日隔 7 天,7 天一循环,所以同为星期一。三角形三个内角的和等于 180°,三个内角都相等时每个 60°。补角:∠1+∠2=180°;余角:∠1+∠2=90°。平角是 180°,对顶角相等:∠AOC=∠BOD。三角形三边 a、b、c 满足 a+b>c、b+c>a、c+a>b。
📜 五、教材原文
教材原文
略
教材原文的著作权归北京师范大学出版社所有,本系列只做教学解读,不复制整页原文。上面这一节的教材文字,来自北师大版义务教育教科书·数学 八年级上册印刷第 183 页至第 189 页:第七章 平行线的证明 · 2 认识证明。原文的每个栏目、每道题、每幅图的标注,在第八节里逐条对照着讲,需要看原文的孩子请翻书对着页码读。
🧩 六、重点难点分析
难点一 · 分不清「在用句子说事」和「在作判断」
难在哪儿:孩子平时说话,问句、祈使句、感叹句混在一起,没人分。一到命题这儿,界线忽然要划得笔直:问的不算,吩咐的不算,只喊一句「美丽的天空」也不算。他的错法很典型:见到「对顶角相等」说不是命题,理由是「太短了,没有主谓宾」;见到「作线段 AB=CD」说是命题,理由是「这是老师让做的事,肯定有意义」。破法:教他只问一句「这句话说完,能不能判它对还是错」。能判就是命题。判出来是错,照样是命题——第 183 页第 (1) 条「任何一个三角形一定有一个角是直角」就是假的命题,这一句最能帮孩子把「是不是命题」和「是不是真的」两件事分开。
难点二 · 不写「如果……那么……」的命题,拆不开
难在哪儿:教材第 184 页第 (3) 条「全等三角形的面积相等」只有八个字,没有「如果」,也没有「那么」,孩子看完不知道从哪儿下手拆。他的错法是把「全等三角形」当条件、「面积相等」当结论,看着对,其实漏了半句——条件是「两个三角形全等」,不是「有个东西叫全等三角形」。破法:让他把句子补长补到啰嗦为止,「如果有两个三角形全等,那么这两个三角形的面积相等」,补完再砍。补的过程就是找条件的过程。同一招对付「直角三角形的两锐角互余」「两直线平行,同位角相等」,习题 7.2 数学理解第 3 题四小题全能用。
难点三 · 反例举了,可不合格
难在哪儿:反例的门槛是「条件全满足,结论一票否决」,两条缺一不可。孩子往往只盯结论,抓一个结论不对的例子就交卷。第 185 页随堂练习第 2 题第 (5) 小题「如果 x2>0,那么 x>0」,他张口就说 x=0,可 x=0 时 x2=0 不大于 0,条件不满足,这个例子废了;正确的反例是 x=−1,(−1)2=1>0 条件成立,而 −1>0 不成立。破法:让他每举一个例子,先用手指点两下——第一下点条件成立不成立,第二下点结论成立不成立。两下都点完才准说话。这个动作做二十遍,眼睛就长出来了。
难点四 · 例子举得再多也不叫证明
难在哪儿:这是全节最硬的一道坎。孩子从小学起被训练成「多试几个,都一样就是对的」,这套经验在生活里管用,在数学里会翻车。本节的证据就在眼前:n2−n+11,n 从 1 试到 6 得 11、13、17、23、31、41,六个全是质数,看着铁板钉钉;n 取到 11 就出 121=11×11,一句话推倒。破法:别急着讲道理,先让他自己数到 n=11,让他亲眼看见第六个之后的第七个翻车。看见翻车,才会信「特殊情况再多也不算数」。接下去那句「必须进行有理有据的证明」,才落得下去。
难点五 · 定义、公理、定理、基本事实四个词打架
难在哪儿:四个词在教材里前后脚出现,长得都像「一句话」,孩子分不清谁管什么。他的错法是把它们当同义词,填空题互相填。破法:给四句话配上四种身份。定义是「定名字」,规定一个词怎么用,不问真假;公理是「认下来的」,不问凭什么,大家点头;基本事实是「本套教科书认下来的公理」,九条,第 186 页列了八条;定理是「挣来的」,必须一行一行证出来才配叫定理。四句话里只有定理这一种需要交作业,另外三种只交名字。第 187 页的「对顶角相等」原本是个待证的结论,证完才升级成定理,这条升级路线要让孩子说一遍。
难点六 · 证明写成流水账,每一步没有凭据
难在哪儿:孩子会算,不会写。第 187 页那个例题他一看就懂——两条直线相交,对顶角当然相等。让他写,他写成「因为是相交线,所以两个角相等,所以∠AOC=∠BOD」,中间那句「所以两个角相等」没有任何凭据,等于把要证的话换个说法说了一遍。破法:拿教材的证明当尺子,一行一行量它。第一行靠已知,第二行靠平角的定义,第三行靠补角的定义,第四行靠已证的「同角的补角相等」。四行四个凭据,一个都不能空。孩子写证明时,每写完一行就在旁边用铅笔写一个词:已知、定义、公理、已证。四个词都写不出来,那一行就划掉重来。
❓ 七、常考易考题与易错题
题型一 · 给出六个句子,问哪些是命题
例题:教材第 183 页「尝试·思考」六个句子,哪些作出了判断;习题 7.2 知识技能第 2 题十个语句,哪些是命题。答:前者 (1)(2)(3)(4) 是命题,(5)(6) 不是;后者 (1)(2)(3)(5)(6)(8)(10) 是命题,(4)(7)(9) 不是。易错:把「玫瑰花是动物」判成不是命题,理由是「这明显不对」。错因:把真假当成命题的门槛。纠法:一句一句问「能不能判它对错」,能判就进命题这一栏,判完再分真假。
题型二 · 指出命题的条件和结论
例题:教材第 185 页随堂练习第 2 题六小题;习题 7.2 数学理解第 3 题四小题。答:以第 2 题第 (1) 小题为例,条件「在同一年内,5 月 4 日是星期一」,结论「5 月 11 日也是星期一」。易错:把「在同一年内」这个前提丢掉,只写「5 月 4 日是星期一」。错因:默认背景条件不算条件。纠法:改写时把原句每个限定词都搬到「如果」后面,宁可啰嗦,不许丢字,尤其「在同一年内」「同一平面内」这类前提。
题型三 · 判断真假并说明理由
例题:第 184 页「尝试·思考」四小题,哪些命题是错的。答:(1)(2) 是假命题,(3)(4) 是真命题。易错:说「(1) 如果两个角相等,那么它们是对顶角」是真命题,理由是「对顶角确实相等」。错因:把条件结论的顺序弄反了,正着说成立不等于反着说成立。纠法:假命题一律用反例说话——两条平行线被第三条直线所截,同位角相等却不是对顶角;a=1、b=2、c=1 时 a≠b、b≠c 而 a=c,第 (2) 小题当场倒掉。
题型四 · 构造反例
例题:第 185 页随堂练习第 2 题第 (4)(5)(6) 小题都要举反例。答:(4) 两个锐角之和一定是钝角——取 20°与 30°,和是 50°,还是锐角;(5) x2>0 则 x>0——取 x=−1;(6) 两边分别相等且其中一组等边的对角相等的两个三角形全等——取一个三角形两边 4、6,4 的对角 30°,可摆出全等与不全等两种样子。易错:(5) 举 x=0。错因:只验证结论错,忘了验证条件成立。纠法:反例写完,先用条件这一句读一遍例子,读得通才往下说结论。
题型五 · 补全一段证明
例题:习题 7.2 数学理解第 4 题、第 5 题,分别补全「同角(或等角)的补角相等」「同角(或等角)的余角相等」的证明;第 187 页随堂练习第 1 题补全「三角形任意两边之和大于第三边」。答:补角定理的骨架是「∠1+∠3=180°,∠2+∠3=180°,所以 ∠1=∠2」;余角定理把 180° 换成 90°;两边之和定理靠「两点之间线段最短」。易错:括号里的理由不写,或写成「由图可知」。错因:把看图当成依据。纠法:每一行的括号里必须能填进四个词之一——定义、基本事实、已证定理、已知。
题型六 · 按规范写一个完整证明
例题:证明「对顶角相等」,教材第 187 页例题。答:∵ AB 与 CD 相交于点 O,∴ ∠AOB 和 ∠COD 都是平角(平角的定义),∴ ∠AOC 和 ∠BOD 都是 ∠AOD 的补角(补角的定义),∴ ∠AOC=∠BOD(同角的补角相等)。易错:开头不写「已知」「求证」,直接写「∵」,或把结论挪到第二行去当条件用。错因:把证明当成计算过程抄。纠法:一律先抄已知、再抄求证,中间空一行,从「∵」开始写;写完回头数括号里的理由,比行数少一个就补。
题型七 · 四个概念辨析
例题:判断下列语句属于定义、公理、定理还是基本事实:「两点之间线段最短」「无限不循环小数称为无理数」「对顶角相等」「三角形的任意两边之和大于第三边」。答:依次为基本事实、定义、定理、定理。易错:把「对顶角相等」说成公理,因为它太显然。错因:把「显然」当「不证」。纠法:「对顶角相等」在本套教材里是第 187 页例题证出来的,有证明过程的一律是定理;九条基本事实在第 186 页列得清清楚楚,不在这九条里的,就得有证明才配叫定理。
📄 八、教材内容逐点拆解
这一节按教材翻页顺序走:第 183 页的节标题、定义的引入与「尝试·思考」六句;第 184 页的「思考·交流」三命题、「尝试·思考」四命题与随堂练习第 1 题;第 185 页的随堂练习第 2 题与五个孩子的对话;第 186 页的欧几里得、《原本》、九条基本事实与等量代换;第 187 页的三条定理、例题与随堂练习第 1 题;第 188 页的「阅读·欣赏」与习题 7.2 知识技能;第 189 页的数学理解、问题解决、联系拓广。共八个栏目、十二处题目(含第 187 页那道例题),题号照教材原样写,一道不落。
栏目一 · 节标题与「定义」的引入(印刷第 183 页)
页面顶部是一个浅蓝圆角横幅,左边深蓝折页,一个绿色圆圈里写着蓝色的「2」,右边三个大字「认识证明」。这一节不讲新公式,讲的是「凭什么」。教材第一句话把理由交代得很直:为了进行有理有据的证明,必须对某些名称和术语形成共同的认识。这句话里「共同」两个字最要紧。两个人吵起来,常常不是谁算错了,是各自嘴里的同一个词指的不是一回事。
教材接着给出四个定义实例,一句一个,句式统一成「……叫作……」。第一句管身份:具有中华人民共和国国籍的人,叫作中华人民共和国公民。第二句管量法:两点之间线段的长度,叫作这两点之间的距离——注意是「线段的长度」,不是「线段」,也不是「曲线的长度」。第三句管一类数:无限不循环小数称为无理数。第四句管一类图形:有两边相等的三角形叫作等腰三角形。四句摆在一起,孩子能看出一条规律:定义是把一个词换成一段能照着操作的描述。
题目 ·「尝试·思考」语句 (1)—(6)(印刷第 183 页)
题目原文要点:下列语句中,哪些语句对事情作出了判断,哪些没有。(1) 任何一个三角形一定有一个角是直角;(2) 对顶角相等;(3) 无论 n 为怎样的自然数,式子 n2−n+11 的值都是质数;(4) 如果两条直线都和第三条直线平行,那么这两条直线也互相平行;(5) 你喜欢数学吗;(6) 作线段 AB=CD。考查什么:命题的定义——判断一件事情的句子才叫命题。思路:一句一句看它有没有把某件事说成「是这样」。分步过程:(1) 说「任何一个三角形都有直角」,作了判断,是命题,虽然它是假的;(2) 说「对顶角相等」,是命题;(3) 说「式子的值都是质数」,是命题;(4) 说「两条直线互相平行」,是命题;(5) 在提问,没作判断,不是命题;(6) 在要求作图,没作判断,不是命题。易错:把 (1) 判成不是命题,理由是「它是错的」。验算:把每一句改写成「我认为……」,改得通的都是命题,(5)(6) 改不通。
带这一题:这一小题的答案本身不值钱,值钱的是那条界线。家长可以拿六个句子玩一个游戏:让孩子把每句后面加上「这句话我能判它对还是错」,能加的说「是」,不能加的说「不是」。孩子加在 (3) 上时会犹豫,因为 n2−n+11 一时算不出来。这时候正好告诉他:判不出来不等于不能判,这句话摆明了在说「所有的 n 都行」,它就是命题,等会儿再来看它是真是假。
栏目二 · 命题与非命题的界定(印刷第 183 页正文)
六句判完,教材给出定义:判断一件事情的句子,叫作命题(proposition)。接着把六句分两拨认领:(1)(2)(3)(4) 对事情作了判断,都是命题;(5)(6) 没有对任何事作出判断,都不是命题。这段文字很平,容易被一眼扫过去,其实藏着两个考点。一个是「命题」这个词的英文 proposition,孩子以后在英文材料里会再遇到。另一个是「任何判断」这四个字,它把界线划在「有没有判断」上,而不是「判断得对不对」上。
栏目三 ·「思考·交流」命题 (1)—(3)(印刷第 184 页)
题目原文要点:观察下列命题,能发现什么共同的结构特征,其他命题是否也有这样的特征,与同伴交流。(1) 如果一个三角形是等腰三角形,那么这个三角形的两个底角相等;(2) 如果 a=b,那么 a2=b2;(3) 如果两个三角形中有两边和一个角分别相等,那么这两个三角形全等。考查什么:命题的条件与结论两部分结构。思路:三句都长着「如果……那么……」的模样,找这个共同点。分步过程:第 (1) 句「如果」后面是「一个三角形是等腰三角形」,「那么」后面是「这个三角形的两个底角相等」;第 (2) 句条件是 a=b,结论是 a2=b2;第 (3) 句条件是「两个三角形中有两边和一个角分别相等」,结论是「这两个三角形全等」。易错:以为「如果……那么……」是命题必须有的外套,见到没写这两句的就说不是命题。验算:随便找一条定理,比如「同角(或等角)的补角相等」,能不能替它补上「如果」「那么」?补得上,说明外套可以后穿。
带这一题:第 (3) 句要单独说一句:它其实是个假命题。两个三角形有两边和其中一个角分别相等,如果那个角不是夹在这两边中间的角,三角形不一定全等——这正是第 185 页随堂练习第 2 题第 (6) 小题要拆的东西。教材在这里只问结构,不问真假,孩子若发现它假,说明他读到前面去了,要夸一句,再提醒他把真假留到该管的地方管。
栏目四 · 条件与结论的规定(印刷第 184 页正文)
教材给出条文:一般地,每个命题都由条件(condition)和结论(conclusion)两部分组成;条件是已知的事项,结论是由已知事项推断出的事项;命题通常可以写成「如果……,那么……」的形式,「如果」引出的部分是条件,「那么」引出的部分是结论。这段话是整节的枢纽。往后三年的几何证明,第一步永远是「已知什么、要证什么」,就是这句话在作业本上的样子。
家长陪读时可以加一个动作:把「条件」念成「我手里有什么」,「结论」念成「我要去哪儿」。手里什么都没有,走不了;不知道去哪儿,走了也白走。第 187 页那道对顶角例题,手里有「两直线相交」和「两个角是对顶角」,要去的地方是「这两个角相等」,一头一尾咬住了,中间的路才铺得出来。
题目 ·「尝试·思考」命题 (1)—(4)(印刷第 184 页)
题目原文要点:指出下列各命题的条件和结论,其中哪些命题是错误的,你是如何判断的。(1) 如果两个角相等,那么它们是对顶角;(2) 如果 a≠b,b≠c,那么 a≠c;(3) 全等三角形的面积相等;(4) 三角形三个内角的和等于 180°。考查什么:拆条件结论,并用反例判假。思路:先把每句补成「如果……那么……」,再给假的那几句找一个满足条件、不满足结论的例子。分步过程:(1) 条件「两个角相等」,结论「它们是对顶角」,假——两条平行线被第三条直线所截,同位角相等,可它们不是对顶角;(2) 条件「a≠b,b≠c」,结论「a≠c」,假——取 a=1、b=2、c=1,条件成立,a 与 c 却相等;(3) 条件「两个三角形全等」,结论「它们的面积相等」,真——全等则形状大小都一样,面积自然相等;(4) 条件「一个三角形」,结论「三个内角的和是 180°」,真,这是三角形内角和定理。易错:(3) 被说成假命题,理由是「面积相等推不出全等」。验算:真假只看「条件成立时结论是否一定成立」,不管反过来说成不成立;(3) 反过来确实不成立,可这跟它本身是真命题无关。
带这一题:四小题里最见功力的是 (1)。它长得像「对顶角相等」的倒装,很多孩子顺手判真。要让孩子把两句并排写下来看:「对顶角相等」和「相等的角是对顶角」,一个是「凡对顶角都相等」,一个是「凡相等的角都是对顶角」,方向一反,真假就换。这个对照做一次,孩子以后遇上「两直线平行,同位角相等」与「同位角相等,两直线平行」就不会再混。
题目 ·「随堂练习」第1题(印刷第 184 页)
题目原文要点:(1) 列举一些你学过的定义;(2) 分别举出一些是命题和不是命题的语句。考查什么:定义的识别能力,命题与非命题的辨别能力。思路:第 (1) 问从课本目录往回翻,找那些「……叫作……」的句子;第 (2) 问自己造句子,一半能判真假,一半不能。分步过程:第 (1) 问可举八年级下册学过的四五条:有一组邻边相等的平行四边形叫作菱形;四条边都相等、四个角都是直角的四边形叫作正方形;使方程左右两边相等的未知数的值叫作方程的解;一般地,形如 y=kx+b(k、b 为常数,k≠0)的函数叫作一次函数;两组对边分别平行的四边形叫作平行四边形。第 (2) 问是命题的:三角形任意两边之和大于第三边;负数都小于零;相等的角是对顶角。不是命题的:请把窗户关上;这道题真难啊;3x+1 是不是单项式。易错:把「请把窗户关上」当成命题,理由是「它在说一件事」。验算:把每条句子后面加「这句话对不对」,加得上的是命题,加不上的不是。
带这一题:这题适合当口试题。孩子背定义往往背成一串句子,问他「这条定义定义的是哪个词」,他反倒卡住。家长可以玩「盖住前半句」:把「有一组邻边相等的平行四边形叫作菱形」的前半句盖住,只留「叫作菱形」,让他补;再盖后半句,只留前半句,问「这是在定义什么」。两边都补得上,才算懂得定义的方向——被定义的词一定在后面,前面的半句是条件。
题目 ·「随堂练习」第2题 (1)—(6)(印刷第 185 页)
题目原文要点:指出下列各命题的条件和结论,并通过反例说明其中的假命题。(1) 在同一年内,如果 5 月 4 日是星期一,那么 5 月 11 日也是星期一;(2) 三个内角都相等的三角形是等边三角形;(3) 如果 (x−5)/2=(3−x)/3,那么 x=4;(4) 两个锐角之和一定是钝角;(5) 如果 x2>0,那么 x>0;(6) 两边分别相等且其中一组等边的对角相等的两个三角形全等。考查什么:拆条件结论,用反例判假,六小题覆盖数与式、日期、几何、全等四个方面。思路:先把不写成「如果……那么……」的句子改写,再逐条验真假,假的一律配一个合格反例。分步过程:(1) 条件「在同一年内,5 月 4 日是星期一」,结论「5 月 11 日也是星期一」,真——两个日期相差 7 天,星期正好轮一圈;(2) 条件「一个三角形的三个内角都相等」,结论「这个三角形是等边三角形」,真——内角和 180°,每角 60°,三个角相等即三个角都是 60°,由等角对等边得三边相等;(3) 条件 (x−5)/2=(3−x)/3,结论 x=4,假——去分母得 3(x−5)=2(3−x),展开得 3x−15=6−2x,移项得 5x=21,x=21/5=4.2,比 4 大一点;(4) 条件「两个角都是锐角」,结论「它们的和是钝角」,假——20° 与 30° 都是锐角,和是 50°,仍是锐角;(5) 条件 x2>0,结论 x>0,假——取 x=−1,平方为 1 大于 0,而 −1 不大于 0;(6) 条件「两个三角形有两边分别相等,且其中一组等边的对角也相等」,结论「这两个三角形全等」,假——两边取 4 和 6,让长为 4 的那条边的对角是 30°,这样的三角形可以画出全等的一对,也可以画出一锐一钝的一对。易错:第 (6) 小题举不出反例,因为它听着像全等判定,孩子会答「真」。验算:第 (3) 小题把 x=4 代回原方程左边 (−1)/2=−0.5,右边 (3−4)/3=−1/3,两边不等,确认 x=4 不是解;再把 x=4.2 代回,左边 (4.2−5)/2=−0.4,右边 (3−4.2)/3=−0.4,两边相等,确认 4.2 才是解。
带这一题(一):第 (1)(2) 小题是「真」的那两题。这两题的用处是给「真命题」做样子。第 (1) 小题要让孩子把 7 天这个数说出来——从 5 月 4 日数到 5 月 11 日,中间隔 7 天,星期每 7 天轮一圈,所以这一天必然是星期一。这是「有据」的雏形:不靠日期表,靠一个星期循环的规定。第 (2) 小题要让他说清两次转换:由三个内角都相等得到每个角 60°,这一步用内角和定理;由三个角都相等得到三边相等,这一步用等腰三角形的判定。两步的凭据不一样,都得报得出来。
带这一题(二):第 (3) 小题是「假」的那题里最容易糊过去的。孩子一看到分数方程,手就先动了,解出 4.2 之后才发现和「4」不一样。这时候别急着夸他算对了,让他把两个数摆一起看:方程的解唯一,就是 4.2,而命题说「那么 x=4」,两者对不上,所以命题假,反例就是 x=21/5。这一步还带出一个可复用的经验:命题里出现「那么某个具体的数」时,十有八九是拿一道方程题改的,把方程老实解一遍,真假立现。
带这一题(三):第 (4)(5) 小题是反例训练场。第 (4) 小题的坑在于「一定」两个字,看见「一定」就该想到「找一个不一样的」。20° 加 30° 是最好用的例子,和 50° 还不到 90°,钝角的资格都没有。第 (5) 小题的坑更深:孩子第一反应是 x=0,可 x=0 时 x2=0,条件根本不成立,这个例子不合格。要让他在纸上把两行写出来——第一行「x2>0 成立吗」,第二行「x>0 成立吗」,两行都写,眼睛才不会被结论单独牵走。
带这一题(四):第 (6) 小题是初中几何的一个老坑。教材把全等判定收进九条基本事实的只有三条:两边及其夹角、两角及其夹边、三边。「两边和其中一边的对角」这条路上埋着两面镜子,同样的条件能照出两个不全等的三角形。孩子不必现在就会画图,可以先记一句话:夹角是夹在两边中间的角,对角线上一歪,判定就废。等到第 190 页学平行线的证明、第 197 页往后学三角形全等的更多判定时,这条界线还得反复用。
栏目五 · 五个孩子的对话(印刷第 185 页)
这一页下半部没有栏目名,画着五个孩子和五个云朵气泡。承接的那句是:举一个反例就可以说明一个命题是假命题,那么如何证实一个命题是真命题呢。第一个蓝衣男孩说「用我们以前学过的观察、实验、验证特例等方法」。黄衣女孩立刻顶回去:「这些方法往往不可靠。」粉衣女孩提了个新方向:「能不能根据已经知道的真命题证实呢。」绿衣的抱胸男孩把门堵上:「那已经知道的真命题又是如何证实的。」托腮的那个男孩叹了一句:「哦……那可怎么办。」
这五句话是一条极干净的思维链,从「试试看」一路退到「没法往下退了」。孩子读到这里通常也跟着急,这正是教材要的效果——不急,下一页的欧几里得就白讲了。家长陪读时可以把五句话抄在纸上,一句一行,让孩子说说每一句是谁在反驳谁。第一句和第二句是一对:经验方法可不可靠。第三句和第四句是一对:往上追问会不会无限退。第五句是问题的底:退到不能再退,就得有一批「不再问凭什么」的东西。那批东西在第 186 页有个名字,叫公理。
栏目六 · 欧几里得、《原本》与九条基本事实(印刷第 186 页)
教材把镜头拉回公元前 3 世纪:那时人们已经积累了大量数学知识,古希腊数学家欧几里得(Euclid,约前 330—前 275)把这些知识编成一本书,书名叫《原本》(Elements)。他做的事很特别:挑出一部分数学名词作原名,挑出一部分公认的真命题作公理(axiom),用它们作证实其他命题的出发点和依据。除公理外,其他命题的真假都要靠演绎推理判断。演绎推理的过程叫证明(proof),经过证明的真命题叫定理(theorem)。每个定理都只能用公理、定义和已经证明为真的命题来证明。
这段话是全册最重要的一段话之一,它回答了第 185 页那个「那可怎么办」。办法是:把追问的链条砍断在一处,砍断的地方叫公理。公理不问凭什么,因为再问下去没有底;公理之外的一切,都得一行一行挣。本套教科书选用了九条基本事实作依据,第 186 页列了已认识的八条,孩子可以按三组来记。第一组关于点和线:两点确定一条直线;两点之间线段最短;同一平面内,过一点有且只有一条直线与已知直线垂直。第二组关于平行:两条直线被第三条直线所截,如果同位角相等,那么这两条直线平行(简述为同位角相等,两直线平行);过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行。第三组关于全等:两边及其夹角分别相等的两个三角形全等;两角及其夹边分别相等的两个三角形全等;三边分别相等的两个三角形全等。
第 9 条教材没写出来,只留一句「另外一条基本事实我们将在后面的学习中认识它」。孩子会追问第 9 条是什么,这里要诚实:书上没写,学到后面自然见面,现在不必猜。接着教材补了一句:数与式的运算律和运算法则、等式的有关性质、反映大小关系的有关性质都可以作为证明的依据。举了两个例子:a=b、b=c 得 a=c,叫等量代换;a>b、b>c 得 a>c。这两个例子看着幼稚,作用不小——它们是孩子第一次被允许在证明里「用式子说话」,往后证平行线、证角相等,中间那几步变形全靠它们撑着。
页底有条脚注,值得念给孩子听:《原本》中有「公理」与「公设」之分,近代数学对此不再区分,都称「公理」。一句话里藏着一小段历史——两千多年里,人们曾经认真区分过这两类东西,后来发现这个区分在数学上没什么用,就合并了。孩子听见「连分类都可以改」,对课本的敬畏会少一分,亲近会多一分。
栏目七 · 三条定理(印刷第 187 页)
第 187 页页首并排三条定理:同角(或等角)的补角相等;同角(或等角)的余角相等;三角形的任意两边之和大于第三边。三条都用「定理」两个字起头,意思是它们已经不是「显然的事」,而是「证过的事」。教材在这里没有给出证明,把机会留给后面的随堂练习与习题:第 187 页随堂练习要孩子补第三边的证明,习题 7.2 数学理解第 4、5 题要孩子补两条角关系的证明。
三条定理的读法要分两种。「同角(或等角)的补角相等」讲的是关系的传递:同一个角的两个补角,都等于 180° 减去这个角,所以彼此相等。「三角形的任意两边之和大于第三边」讲的是位置:从 A 到 B 再到 C 是折线,从 A 直接到 C 是线段,两点之间线段最短,折线一定更长。一条靠式子的等量代换,一条靠基本事实第 2 条,来源不同,都要能说清。
例题 · 证明「对顶角相等」(印刷第 187 页,配图 7-5)
题目原文要点:已知:如图 7-5,直线 AB 与直线 CD 相交于点 O,∠AOC 与 ∠BOD 是对顶角。求证:∠AOC=∠BOD。分析:在基本事实和已证定理中,哪些结论可以断定两个角相等。证明:∵ 直线 AB 与直线 CD 相交于点 O,∴ ∠AOB 和 ∠COD 都是平角(平角的定义)。∴ ∠AOC 和 ∠BOD 都是 ∠AOD 的补角(补角的定义)。∴ ∠AOC=∠BOD(同角的补角相等)。考查什么:证明的规范书写,以及「同角的补角相等」这条定理的用法。思路:要证两个角相等,手上最趁手的工具是那条刚学过的补角定理,于是把两个角都往「某个角的补角」上靠。分步过程:第一步靠已知——两直线相交于 O,所以 A、O、B 在一条直线上,C、O、D 在一条直线上;第二步靠平角的定义——∠AOB 与 ∠COD 都是平角,都是 180°;第三步靠补角的定义——∠AOC 与 ∠AOD 合起来是平角,∠BOD 与 ∠AOD 合起来也是平角,所以 ∠AOC 与 ∠BOD 都是 ∠AOD 的补角;第四步靠已证的定理——同角的补角相等,结论落地。易错:把「平角」写成「直线」,或者第二行就开始说「对顶角相等」。验算:图 7-5 上 A 在左上、D 在右上、C 在左下、B 在右下,O 是交点;量角器一量,∠AOC 与 ∠BOD 度数一样,两边各是另一个角 ∠AOD 的补角,账能对上。
带这一题:这是全册第一个正式证明,值得让孩子抄三遍,但抄法有讲究。第一遍照抄,第二遍把四个括号里的理由盖住,自己填;第三遍把整段话折起来,只留「已知」「求证」,自己重写。三遍做完,再问他一句话:这四个理由里,哪一个是「定义」,哪一个是「定理」。答得出来,才算看懂了证明的骨架——定义和定理是两种不同的砖,砌在同一堵墙里。收尾处别忘了教材那句收束:由上面的例题,我们可以得到定理「对顶角相等」。一个待证的结论,证完就升级成定理,这条升级线要说给孩子听。
题目 ·「随堂练习」第1题(印刷第 187 页)
题目原文要点:请你完成定理「三角形的任意两边之和大于第三边」的证明。考查什么:用「两点之间线段最短」这条基本事实去证一条不等式。思路:把三角形的两条边摊成一条折线,第三边就是连接两端点的线段,折线比线段长。分步过程:如图,三角形 ABC,从点 B 出发到点 A 再到点 C,走的是折线 BA+AC;从点 B 直接到点 C,走的是线段 BC。由基本事实「两点之间线段最短」得 BA+AC>BC。同理,AB+BC>AC,CA+CB>AB。三条一起成立,定理得证。易错:写「因为三角形两边之和大于第三边,所以两边之和大于第三边」,把要证的话当理由用。验算:取 3、4、5 三边,3+4>5、4+5>3、3+5>4 全部成立;再取 1、2、5,1+2<5,这样的三角形根本画不出来——定理的反面正好说明了「能不能构成三角形」的判定。
带这一题:孩子容易觉得这条定理「不用证,明摆着」。让他动手试一次:把三根小棍摆成三角形,再把最长的那根换长一点,长到超过另外两根之和,三角形会塌成一条直线。眼睛看见「塌」,才会明白这条定理在说什么。写证明时只要抓住一个动作——把折线跟线段比长短,理由是基本事实第 2 条,不是「一看就知道」。
栏目八 ·「阅读·欣赏」《原本》(印刷第 188 页)
教材用半页篇幅讲一本书的来历。《原本》,欧几里得著,约成书于公元前 300 年。1607 年,明代科学家徐光启(1562—1633)与意大利人利玛窦(Matteo Ricci,1552—1610)把该书前 6 卷平面几何部分合译成中文,定名《几何原本》。1857 年,清代数学家李善兰(1811—1882)与英国人伟烈亚力(Alexander Wylie,1815—1887)把后 9 卷立体几何和数论部分合译成中文。两组人、两个年份、两次接力,中间隔着整整二百五十年。
教材接着讲这本书的分量:《原本》以公理和原始概念为基础推演出更多结论,这种做法为人们提供了一种研究问题的方法,称为公理化方法,标志着人类思维的一场革命,是科学思想史上的一个里程碑。它对数学及其他科学乃至人类的思想产生了巨大的推动作用。牛顿(1643—1727)在撰写《自然哲学的数学原理》时曾受到《原本》的启迪。有人说,进化论乃至美国的《独立宣言》都深受欧几里得方法的影响。甚至于,几百年前有的哲学家在自己的著作中也曾设法从定义、公理推导出定理进行论证。收束一句:正因如此,《原本》成为流传最广、影响最大的一部世界数学名著。
这段文字里最值得停下来的一处,是「连《独立宣言》都受了影响」那句话。孩子听着像夸张,其实说的是同一件事:要把一个主张立住,先说清几个词是什么意思,再认下几条不容置疑的前提,剩下的靠推。政治宣言这么写,几何证明也这么写。这一段不考,可它给这一节的东西找了个大得多的家——孩子知道这套规矩不只属于数学课,学起来会少一点抵触。
题目 · 习题 7.2 知识技能第 1 题(印刷第 188 页)
题目原文要点:找出本书第六章中的所有定义,并标注出来。考查什么:在真实课本里认出定义的句式。思路:翻到第六章「数据的分析」,专找「……叫作……」「……称为……」的句子。分步过程:第六章可找到的定义有:一般地,对于 n 个数 x1、x2、…、xn,我们把 (x1+x2+…+xn)/n 叫作这 n 个数的算术平均数;一般地,一组数据中出现次数最多的那个数据叫作这组数据的众数;一般地,n 个数据按大小顺序排列,处于最中间位置的一个数据(或最中间两个数据的平均数)叫作这组数据的中位数;一组数据中最大数据与最小数据的差叫作这组数据的极差;各个数据与平均数之差的平方的平均数叫作这组数据的方差;把一组数据从小到大排列后,把它分成四等份的数值叫四分位数,最小的叫第一四分位数,最大的叫第三四分位数。易错:把公式当成定义,把「方差=…」那一串算式直接圈起来。验算:看被标注的那句话能不能回答「这叫什么」,答得出的是定义,只有算式的不是。
带这一题:这一题看着是体力活,其实是全节最实在的一题。孩子在自己熟悉的第六章里找定义,会发现两件事:定义藏在公式前面那句「叫作」里;同一页上既有定义也有算式,得分开看。做完这一题,再回来看第 183 页那四个定义,他会觉得那是老朋友。家长可以顺手加一个要求:每标一条定义,就在旁边写出「这个词不用再解释了吗」。写不出答案的,说明那条还没读懂。
题目 · 习题 7.2 知识技能第 2 题 (1)—(10)(印刷第 188—189 页)
题目原文要点:下列语句中哪些是命题。(1) 动物都需要水。(2) 猴子是动物的一种。(3) 玫瑰花是动物。(4) 美丽的天空。(5) 相等的角是对顶角。(6) 负数都小于零。(7) 你的作业做完了吗?(8) 所有的质数都是奇数。(9) 过直线 l 外一点作 l 的平行线。(10) 如果 a=b,a=c,那么 b=c。考查什么:命题的判定,十个语句覆盖陈述、感叹、疑问、祈使四种语气。思路:只问「有没有作判断」,不问「说得对不对」。分步过程:(1) 在判断,是命题,真;(2) 在判断,是命题,真;(3) 在判断,是命题,假——玫瑰花是植物;(4) 只是一个短语,没作判断,不是命题;(5) 在判断,是命题,假——相等的角不一定是对顶角;(6) 在判断,是命题,真;(7) 在提问,不是命题;(8) 在判断,是命题,假——2 是质数却是偶数;(9) 在要求作图,不是命题;(10) 在判断,是命题,真——由 a=b、a=c 得 b=c,用的是等量代换。易错:把 (9) 判成命题,理由是「这句话里有一个明确的图形要求」。验算:数一数,十句里命题七句——(1)(2)(3)(5)(6)(8)(10);非命题三句——(4)(7)(9);七句命题里真四句、假三句。
带这一题:这一题的价值在于「假命题也算命题」这件事被摆到明面上三次。(3) 玫瑰花是动物、(5) 相等的角是对顶角、(8) 所有的质数都是奇数,三句都错得离谱,三句都得进命题这一栏。孩子若在这里犹豫,说明他心里的门槛还架在「对不对」上。可以给他一句口诀:先分句子,再分真假,两道门,别并成一道。第 (10) 小题顺手复习了第 186 页的等量代换,可以让孩子把它写成 a=b、a=c,所以 b=c,再问一句「这一步的凭据是什么」——凭据是等式的性质,不是「看起来一样」。
题目 · 习题 7.2 数学理解第 3 题 (1)—(4)(印刷第 189 页)
题目原文要点:下列命题的条件是什么,结论是什么。(1) 如果两个三角形的两边及其夹角分别相等,那么这两个三角形全等;(2) 如果一个三角形中有两个角相等,那么这个三角形是等腰三角形;(3) 直角三角形的两锐角互余;(4) 两直线平行,同位角相等。考查什么:拆条件与结论,特别是后两句没有「如果……那么……」的写法。思路:先补全句子,再按「如果」「那么」分家。分步过程:(1) 条件「两个三角形的两边及其夹角分别相等」,结论「这两个三角形全等」,这一条正是第 186 页基本事实第 6 条;(2) 条件「一个三角形中有两个角相等」,结论「这个三角形是等腰三角形」;(3) 补成「如果一个三角形是直角三角形,那么它的两个锐角互余」,条件是「一个三角形是直角三角形」,结论是「它的两个锐角互余」;(4) 补成「如果两条直线平行,那么同位角相等」,条件是「两直线平行」,结论是「同位角相等」。易错:(3) 把条件写成「两锐角」,把结论写成「互余」,拆得太碎。验算:把条件单独拿出来读一遍,它应该是一句能独立说完的话;把结论单独拿出来读,它应该在条件成立时才被断定。
带这一题:四小题正好是四类句式。(1)(2) 现成带「如果……那么……」,最省力;(3) 是「名词短语开头」,得先补出「如果有一个三角形」;(4) 是「条件句排前面,用逗号隔开」,得把逗号前后对号入座。第 (4) 小题值得多说一句:教材第 186 页基本事实第 4 条是「同位角相等,两直线平行」,第 189 页这一条是「两直线平行,同位角相等」,两句话说的方向相反,一条是判定,一条是性质。孩子此刻把这两条摆在一起看,等第 190 页学平行线的证明时,就不会把判定和性质写反。
题目 · 习题 7.2 数学理解第 4 题、第 5 题(印刷第 189 页)
题目原文要点:第 4 题,请你完成定理「同角(或等角)的补角相等」的证明;第 5 题,请你完成定理「同角(或等角)的余角相等」的证明。考查什么:把定理写成「已知—求证—证明」的完整样子,用补角、余角的定义与等量代换作依据。思路:把「同一个角的两个补角」用式子表示出来,两个式子都等于 180° 减这个角,于是彼此相等。分步过程:第 4 题,已知 ∠1 与 ∠3 互补,∠2 与 ∠3 互补,求证 ∠1=∠2。证明:∵ ∠1 与 ∠3 互补,∴ ∠1+∠3=180°(补角的定义)。∵ ∠2 与 ∠3 互补,∴ ∠2+∠3=180°(补角的定义)。∴ ∠1+∠3=∠2+∠3(等量代换)。∴ ∠1=∠2(等式两边减去同一个数,等式仍成立)。同角的情形至此证完;等角的情形把 ∠3 换成与它相等的 ∠4,用等量代换把 ∠3 与 ∠4 对换,其余步骤一样。第 5 题,把 180° 换成 90°,把「互补」换成「互余」,四行一字不改,结论是 ∠1=∠2。易错:写出「∠1+∠3=180°,∠2+∠3=180°,所以 ∠1=∠2」,中间不写依据;或把「等量代换」与「等式性质」混着用,说不清哪一步用了哪一条。验算:取 ∠3=50°,则 ∠1=130°、∠2=130°;再取 ∠3=120°,则 ∠1=60°、∠2=60°。两组数都对得上,说明式子立得住。
带这一题:这两题的真正难点不在推理,在「等角」那一半要不要重证。孩子常常只证同角,把「或等角」三个字当装饰。要跟他说清:教材把两种情形写在一条定理里,是因为第二种情形能由第一种情形加上等量代换立刻得到,不必从头再来。这一步「用已证的结论去证新结论」,正是第 186 页那句「每个定理都只能用公理、定义和已经证明为真的命题来证明」的第一次实练。第 4 题与第 5 题一起做还有额外好处:孩子会看见两条定理长着同一张脸,只差 180° 与 90°,这种「结构一样、数字不同」的经验,比背两条定理值钱。
题目 · 习题 7.2 问题解决第 6 题 (1)—(3)(印刷第 189 页)
题目原文要点:某地有 A、B、C 三个文化景点,三个景点具有一定的关联性,去了景点 A 的游客都会继续去景点 B 游览,去了景点 B 的游客也会继续去景点 C 游览。(1) 如果小明去了景点 C,那么他一定去了景点 A 吗?(2) 如果小明没去景点 C,那么他一定没去景点 A 吗?(3) 根据上面的信息,你还可以得到哪些结论?考查什么:用「如果……那么……」的推理链判断能不能推出结论,也就是往后学的逆否关系。思路:把两句话串成一条链 A→B→C,再试着顺着走与逆着走。分步过程:已知两条:去 A 必去 B;去 B 必去 C。(1) 小明去了 C,这是链条的终点。从终点往起点推不成立——他可能只去了 B 和 C,根本没去 A,所以不一定去了 A。(2) 小明没去 C。若他去了 A,则由第一条他去 B,由第二条他去 C,与「没去 C」矛盾。所以一定没去 A。(3) 还能得到的结论:去了 A 一定去了 C(两条一接就成);没去 B 一定没去 A;没去 C 一定没去 B;三个景点里只去了一个的,只能是 C。易错:(1) 答「一定去了 A」,理由是「A、B、C 有先后顺序」。验算:画三个圈,箭头 A→B→C,把「去了 C」标在终点,看有没有路能从终点倒着走回去——没有;把「没去 C」打一个叉,看有没有路能绕过这个叉走到 A——也没有。
带这一题:这一题是全节最像「逻辑课」的一题,也是最容易被当成脑筋急转弯的一题。要让孩子把箭头画出来,一步一步走,不许靠语感。第 (2) 小题那句「一定没去 A」值得多花五分钟:它是初中阶段第一次正经用「反过来想」——不是从原因推结果,是从结果的否定推原因的否定。这一招往后叫逆否命题,在证明里极常用,比如证「若两个角不相等,则它们不是对顶角」,就是拿「对顶角相等」反过来说。第 (3) 小题是开放题,孩子的答案越多越好,只要每条都能在箭头上走通。
题目 · 习题 7.2 联系拓广第 7 题、第 8 题(印刷第 189 页)
题目原文要点:第 7 题,收集欧几里得和《原本》的有关资料,并在班级内分享。第 8 题,现实生活中的交流、游戏等活动,也得选定一些大家认可的结论、规则作为出发点,这不正是《原本》的思想吗,试找出几个这样的生活实例,与同伴进行交流。考查什么:公理化方法的迁移,把「先定规则再讲道理」这件事用到数学以外。思路:第 7 题去查人名、年份、卷数;第 8 题去生活里找「大家先认下几条,再往下玩」的场景。分步过程:第 7 题可查的线索引自第 186 页与第 188 页:欧几里得约前 330 年生于雅典,活动于亚历山大城,《原本》共 13 卷,前 6 卷讲平面几何,后 9 卷(其中含数论)由李善兰与伟烈亚力在 1857 年译出;1607 年的译本定名《几何原本》,前 6 卷;再往前追,还有更早的阿拉伯文转译本。第 8 题可举的实例:象棋先规定马走日、象走田,再谈某一步走得对不对;篮球先有走步、三秒的规则,再判某个球算不算;猜拳先约定石头胜剪刀,再论输赢;辩论赛先定发言时间与攻辩规则,再判谁说得有理;连班级值日表都得先说清「迟到几分钟算迟到」,才好记分。易错:第 8 题只举「有规则」的例子,不说清「哪几条是从不追问的起点」。验算:拿象棋验一遍:马走日、象走田这两条,问「凭什么」,答案是「规定的,不必问」;而「这一步马能不能吃这个子」,就得一步一步推。前者像公理,后者像定理,位置分得清,例子才算合格。
带这一题:这两题不考试,值钱的地方在别处。第 8 题做完,孩子会忽然明白公理不是数学发明的怪东西,是任何一群人要一起做事都得先认下的东西。他往后跟同学争论时,会先问一句「我们说的这个词是一个意思吗」,这一问就是第 183 页「定义」那一句在生活里的用法。家长不妨陪着做第 8 题,让孩子先举例子,家长负责追问一句「这条凭什么」,追到孩子答「这条是规定的」为止——那一下「答不上来但不心虚」,就是公理的感觉。
🛠 九、五步学习法
第一步:每天锻炼一个小时
这一节的题目有个共同点:都要在脑子里的图上走一遍路。第 187 页的图 7-5 要看清哪两条线是直线、哪两个角夹着 ∠AOD;第 187 页随堂练习第 1 题要把三角形两边摊成折线再跟第三边比;第 189 页第 6 题要在 A、B、C 三个点之间走箭头,从终点往起点倒着走一次,从打叉的地方绕一次。这三件事都吃空间感。空间感不靠讲,靠身体。孩子每天跑一跑、跳一跳、打一场球,前庭觉与本体觉被叫醒,脑子里的图才转得动。具体做法很朴素:放学先出一小时汗,回家洗澡再坐下写作业。做这一节的练习时,把要转图的题(第 187 页例题、第 187 页随堂练习第 1 题、第 189 页第 6 题)放到运动之后做,把纯辨句的题(第 183 页六句、第 188 页习题第 2 题十句)放在运动之前当热身。顺序换一下,卡在图上干瞪眼的时间会少很多。
第二步:扎实掌握第一个知识点
这一节的第一个知识点是「定义」,不是「命题」。教材第 183 页第一段就讲定义,四个例子讲完才进「尝试·思考」。顺序不能倒,因为后面每一步都踩在定义上:判命题要用命题的定义,拆条件结论要用条件与结论的定义,写证明时那四行括号里填的有一半是「平角的定义」「补角的定义」。孩子这一步松了,后面全是浮的。扎实的标准有两条,都很土。第一条,把第 183 页那四个定义抄一遍,各改一个词试试——把「两点之间线段的长度」改成「两点之间线段」,看这句话还对不对,错了就说明他知道那个词为什么在。第二条,用自己的话说一遍「什么叫定义」,说完再举一个书上没有的例子,比如「三条边都相等的三角形叫作等边三角形」。两条都过了,再往下走。这一步花二十分钟,能省后面三个晚上的返工。
第三步:能积微者速成
这一节要记的零碎东西不少:九条基本事实(第 186 页列了八条)、三条定理(第 187 页)、四个定义(第 183 页)、四种句式(陈述、感叹、疑问、祈使)。一口气全背,第二天忘一半。分开来,一天一点,反而快。可以这样排:第一天记基本事实第 1 至第 3 条(都关于点与线,三条一口气说得完),第二天记第 4、5 条(都关于平行),第三天记第 6、7、8 条(都关于全等,正好三条判定),第四天记第 187 页那三条定理,第五天回头把八条基本事实连起来说一遍,能用「点线—平行—全等」三组说清就过关。每天五分钟,五天收工。这个法子最要紧的地方是「回头」——第五天不是学新东西,是把前四天串起来。孩子学数学常常只往前跑,不回头,跑得越快越散。积微不是攒数量,是每天攒一小块,攒完还得拼一次。
第四步:运用对标思维突破学习困境
这一节最典型的困境是:孩子听懂了例题,自己一动笔就写不出来。破法是对标,标尺就在书上。第 187 页那道对顶角的证明只有四行,行行有括号,括号里写着凭据。让孩子把自己的证明摊在旁边,一行一行对:教材第一行写「∵ 直线 AB 与 CD 相交于点 O」,我这一行写的是什么,是不是同样的起点;教材第二行靠平角的定义,我这一行靠什么,有没有括号。四行对完,缺哪一行补哪一行。第二把标尺是第 189 页第 4 题与第 5 题,两条定理的证明几乎是同一段话,只有 180° 与 90° 之差,孩子对完会明白「证明是有样子的」。第三把标尺远一点,在第 186 页:欧几里得编《原本》时挑了一批原名、一批公理,然后一句一句往下推。孩子把自己的作业本也当一本小《原本》看,哪几句是他认下的、哪几句是他挣来的,标出来,困境就散了。
第五步:运用杠铃法则缓解学习疲劳
这一节的活儿轻重差得远。重活是三件:第 187 页例题那个完整证明,第 189 页第 4 题与第 5 题两条定理的证明,第 185 页随堂练习第 2 题第 (6) 小题那个「两边和其中一边的对角」的反例。这三件都要坐下来咬二十分钟以上。轻活也是一堆:第 183 页六句判命题,第 188 页习题第 2 题十句判命题,第 189 页第 3 题四句拆条件结论,全是一分钟一条的活儿。杠铃法则的用法是把两头交替,中间那些不上不下的活儿压掉。具体排法:先做二十分钟轻活热身(十句判命题),接着上重活(一道完整证明),写不动了立刻切回轻活(四句拆条件结论),缓过来了再上第二件重活。轻活不是休息,是换个姿势继续练;重活也不硬扛,卡住就换。一个晚上这样交替三轮,孩子不容易烦,重活也能啃完。最怕的是一晚上只做轻活,看着做了很多题,其实没长本事。
💡 十、费曼技巧应用
自问一 · 能不能用一句不带数学符号的话说清「命题」
能答出来说明什么:说明孩子抓住的是「作判断」这个动作,不是背下来的定义。参考答案:一句话说出去,别人能接一句「对」或者「不对」,这句话就是命题;说完别人只能问「你想干什么」或者「你在问我吗」,那就不是。答不出怎么办:回到第 183 页那六个句子,让他给每句配一个回应,「对」「不对」配得上的算命题,「你在问我吗」「好,我这就画」配得上的不算。配完再回来说那句话。
自问二 · 为什么举了很多例子都对,还不算证明
能答出来说明什么:说明他摸到了「特殊情况」与「全部情况」的界线。参考答案:例子只覆盖它自己那一个,命题说的是「所有」,差得远。拿第 183 页第 (3) 条那个式子的实战说:n 取 1 到 6,得 11、13、17、23、31、41,六个都是质数;n 取 11,121 减 11 加 11 等于 121,等于 11 乘 11,一句话推倒。答不出怎么办:让他在纸上把那七个数一个一个算出来,算到 121 那一下,他自己会笑出来。笑完再问一遍,这次他答得出。
自问三 · 一个合格的反例要满足哪两条
能答出来说明什么:说明他知道反例不是「随便找个错的」。参考答案:条件全满足,结论不成立,两条缺一不可。拿第 185 页随堂练习第 2 题第 (5) 小题验:命题是「如果 x2>0,那么 x>0」。举 x=0,x2=0 不大于 0,条件就不满足,这个例子废了;举 x=−1,平方是 1 大于 0,条件满足,而 −1>0 不成立,这个例子才合格。答不出怎么办:让他在每个候选反例旁边画两栏,左栏写「条件成立吗」,右栏写「结论成立吗」,左栏打不了勾的一律划掉。
自问四 · 第 187 页那道证明,四个括号里各写了什么凭据
能答出来说明什么:说明他读懂了证明的骨架,不是把四行字背下来了。参考答案:第一行靠已知(两直线相交于 O);第二行靠平角的定义(∠AOB 与 ∠COD 都是平角);第三行靠补角的定义(∠AOC 与 ∠BOD 都是 ∠AOD 的补角);第四行靠已经证过的定理(同角的补角相等)。四个凭据分属四类:已知、定义、定义、定理。答不出怎么办:把四个括号用纸盖住,让他一行一行填;填不出的那一行,翻回第 186 页看那四类依据里有没有它。填完再问一句:能不能把第四行换成「由对顶角相等可知」——不能,那是把要证的结论当理由。
自问五 · 公理和定理差在哪儿,「对顶角相等」为什么算定理
能答出来说明什么:说明他分得清「认下来的」和「挣来的」。参考答案:公理不问凭什么,是出发的地方;定理必须一行一行证出来才配叫。第 186 页那九条基本事实是公理性质的,本套教材已经列出八条;「对顶角相等」不在那八条里,它是第 187 页例题一步步证出来的,证完教材才写「由上面的例题,我们可以得到定理:对顶角相等」。答不出怎么办:让他把那八条基本事实念一遍,再问「对顶角相等」在这八条里吗;不在,就得有证明。接下去让他找那四行证明,找到了,这条界线就立住了。
🎯 十一、方法总结与知识脉络
这一节一句话概括:要讲道理,先得把词说清、把句子分清、把真假辨清,再把几条不容追问的前提认下来,剩下的靠一行一行的推。四步依次是定义、命题、真假与反例、公理与证明。孩子从第 183 页的四个定义走到第 187 页那四行证明,走的是一条从「说话」到「立论」的路。这条路不长,七页纸,可它管后面三年。
往前往后看,这条线很清楚。往前,七年级学过平行线的画法与性质、三角形全等的判定、三角形内角和,那些都是本节要拿来用的素材;本节第一次给它们换了身份——从「探索出来的结论」换成「可以用作依据的定理」。往后,第 190 页第 3 节「平行线的证明」把这一节的写法直接搬过去,判定与性质一条条证;第 197 页的复习题要把整章的证明串起来;八下学三角形的证明、学勾股定理的证明,九上学相似与圆,每一处都在用今天这四行字的格式。孩子此刻在作业本上练的那个「∵」「∴」和括号,是整册最长的一条伏线。
时间距离这一法也留了后话。孩子原本以为「证明」是老师定的一种作业格式,学完应该多出两层认识:这套格式是两千三百年前有人为了堵住「说不清」专门发明的;它不只属于数学,任何一群人要一起把一件事说清,都得先认下几条、再往下推。这两层认识比多做十道题要紧。往后他遇上任何一种「凭什么」的追问,会先分一句:这是要证的,还是我们认下的。
给家长一句实在话:这一节别盯着孩子有没有把「命题」「真命题」「反例」几个词填对。盯着他写证明时有没有停一下,问自己「这一句凭什么」。停得下来,说明规矩进心里了;一路写到底,写得再顺也是抄格式。陪读的力气花在「追问一句凭什么」上,比花在「再多做几题」上更值。
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