初中数学的自然原理
附录

公式与定理汇总

这里按部分列出全书的公式、性质和判定定理,每一条后面都链接回推导它的页面。 汇总只写结论,结论从哪里来、为什么成立、什么时候用,要回到原页去看。复习时,试着先不看原页,自己把每一条的来由说出来。

第一部分:数学的语言与推理#

名称 内容 出处
基本事实 1 两点确定一条直线 第一部分“基本事实”
基本事实 2 两点之间,线段最短 第一部分“基本事实”
基本事实 3 同一平面内,过一点有且只有一条直线与已知直线垂直 第一部分“基本事实”
基本事实 4(平行公理) 过直线外一点有且只有一条直线与这条直线平行 第一部分“基本事实”
基本事实 5 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 第一部分“基本事实”
基本事实 6~8 两边和它们的夹角分别相等的两个三角形全等(SAS);两角和它们的夹边分别相等的两个三角形全等(ASA);三边分别相等的两个三角形全等(SSS) 第一部分“基本事实”
基本事实 9 两条直线被一组平行线所截,所得的对应线段成比例 第一部分“基本事实”
平行公理的推论 平行于同一条直线的两条直线互相平行 第一部分“基本事实”
逆命题 把命题的条件和结论互换得到逆命题;原命题是真命题,逆命题不一定是真命题 第一部分“定义、命题与定理”
反证法 假设结论不成立,推出矛盾,说明假设不成立,所以结论成立 第一部分“怎样证明”

第二部分:数#

名称 内容 出处
有理数 整数和分数统称有理数,都能写成 (、 是整数,);也就是有限小数和无限循环小数 第二部分“有理数”
相反数 只有符号不同的两个数互为相反数, 的相反数是 ;在数轴上关于原点对称 第二部分“有理数”
绝对值 数轴上表示 的点与原点的距离; 时 , 时 , 时 第二部分“有理数”
绝对值的性质 ; 第二部分“有理数”
大小比较 数轴上右边的点表示的数总比左边的大;两个负数,绝对值大的反而小 第二部分“有理数”
加法法则 同号相加,取相同的符号,绝对值相加;异号相加,取绝对值较大的数的符号,用较大的绝对值减去较小的绝对值;, 第二部分“有理数的运算”
减法法则 第二部分“有理数的运算”
数轴上两点的距离 表示 、 的两点之间的距离是 第二部分“有理数的运算”
乘法法则 同号得正,异号得负,绝对值相乘;任何数与 0 相乘得 0;几个不为 0 的数相乘,负因数有奇数个时积为负,有偶数个时积为正 第二部分“有理数的运算”
除法法则 ();乘积是 1 的两个数互为倒数,0 没有倒数 第二部分“有理数的运算”
乘方的符号 正数的任何次幂是正数;负数的偶数次幂是正数,奇数次幂是负数;0 的任何正整数次幂是 0 第二部分“有理数的运算”
运算律 ,,,, 第二部分“有理数的运算”
运算顺序 先乘方,再乘除,最后加减;同级运算从左到右;有括号先算括号里面的 第二部分“有理数的运算”
科学记数法 ,;绝对值大于或等于 10 的数, 等于整数位数减 1 第二部分“有理数的运算”
平方根 时, 是 的平方根;正数有两个平方根 ,0 的平方根是 0,负数没有平方根 第二部分“实数”
算术平方根 中 ,且 ;() 第二部分“实数”
立方根 每个数有且只有一个立方根; 第二部分“实数”
无理数 无限不循环小数叫无理数; 不是有理数 第二部分“实数”
实数与数轴 实数和数轴上的点一一对应 第二部分“实数”
估算 对正数, 与 同时成立,用平方夹紧 第二部分“实数”

第三部分:式#

名称 内容 出处
单项式的次数 所有字母的指数的和 第三部分“整式的加减”
合并同类项 系数相加,字母和字母的指数不变: 第三部分“整式的加减”
去括号 ,;括号前的数乘括号里的每一项 第三部分“整式的加减”
同底数幂相乘 第三部分“整式的乘法”
幂的乘方 第三部分“整式的乘法”
积的乘方 第三部分“整式的乘法”
同底数幂相除 () 第三部分“整式的乘法”
零指数幂 () 第三部分“整式的乘法”
负整数指数幂 (, 是正整数) 第三部分“分式”
单项式乘多项式 第三部分“整式的乘法”
多项式乘多项式 第三部分“整式的乘法”
平方差公式 第三部分“整式的乘法”
完全平方公式 , 第三部分“整式的乘法”
多项式除以单项式 第三部分“整式的乘法”
立方展开(拓展) ; 的系数排成杨辉三角 第三部分“整式的乘法”
提公因式法 第三部分“因式分解”
公式法 ; 第三部分“因式分解”
十字相乘(拓展) 第三部分“因式分解”
分式有意义、值为 0 有意义:;值为 0: 且 第三部分“分式”
分式的基本性质 () 第三部分“分式”
分式的符号 ; 第三部分“分式”
分式的乘除和乘方 ;; 第三部分“分式”
分式的加减 ;异分母先通分 第三部分“分式”
科学记数法(小数) 绝对值小于 1 的数写成 , 第三部分“分式”
二次根式的性质 (); 第三部分“二次根式”
二次根式的乘除 (,);(,) 第三部分“二次根式”
最简二次根式 被开方数不含分母,不含能开得尽方的因数或因式 第三部分“二次根式”
二次根式的加减 化成最简二次根式后,被开方数相同的合并: 第三部分“二次根式”

第四部分:方程与不等式#

名称 内容 出处
等式的性质 1 如果 ,那么 第四部分“一元一次方程”
等式的性质 2 如果 ,那么 ;如果 ,,那么 第四部分“一元一次方程”
等量代换 如果 ,,那么 第四部分“一元一次方程”
一元一次方程 总能整理成 ();步骤:去分母、去括号、移项、合并同类项、系数化为 1 第四部分“一元一次方程”
消元的依据 代入消元:等量代换;加减消元:如果 ,,那么 第四部分“二元一次方程组”
方程组解的情况 两条直线相交:唯一解;平行:无解;重合:无数个解 第四部分“二元一次方程组”
比较大小 第四部分“不等式与不等式组”
不等式的性质 1 两边加(或减)同一个数(或式子),不等号的方向不变 第四部分“不等式与不等式组”
不等式的性质 2 两边乘(或除以)同一个正数,不等号的方向不变 第四部分“不等式与不等式组”
不等式的性质 3 两边乘(或除以)同一个负数,不等号的方向改变 第四部分“不等式与不等式组”
传递性 如果 ,,那么 第四部分“不等式与不等式组”
不等式组的解集 设 :, 的解集是 ;, 的解集是 ;, 的解集是 ;, 无解 第四部分“不等式与不等式组”
分式方程的检验 两边乘最简公分母化成整式方程;解出的值使最简公分母为 0 时是增根,要舍去 第四部分“分式方程”
一元二次方程的一般形式 () 第四部分“一元二次方程”
直接开平方 ()时, 第四部分“一元二次方程”
配方 :加上一次项系数一半的平方 第四部分“一元二次方程”
求根公式 () 第四部分“一元二次方程”
因式分解法 如果 ,那么 或 第四部分“一元二次方程”
判别式 : 时有两个不相等的实数根, 时有两个相等的实数根, 时没有实数根 第四部分“一元二次方程”
根与系数的关系 , 第四部分“一元二次方程”
黄金分割数(拓展) 的正根 第四部分“一元二次方程”

第五部分:图形与推理#

名称 内容 出处
两点间的距离 连接两点的线段的长度 第五部分“几何图形初步”
线段的中点 是 的中点: 第五部分“几何图形初步”
角的平分线 平分 : 第五部分“几何图形初步”
角的单位 周角 ,平角 ,直角 ;, 第五部分“几何图形初步”
余角和补角 的余角是 ,补角是 ;同角(或等角)的余角相等,同角(或等角)的补角相等 第五部分“几何图形初步”
对顶角 对顶角相等 第五部分“相交线与平行线”
垂线 同一平面内,过一点有且只有一条直线与已知直线垂直;垂线段最短 第五部分“相交线与平行线”
点到直线的距离 直线外一点到这条直线的垂线段的长度 第五部分“相交线与平行线”
平行线的判定 同位角相等,两直线平行;内错角相等,两直线平行;同旁内角互补,两直线平行;同一平面内,垂直于同一条直线的两条直线平行 第五部分“相交线与平行线”
平行线的性质 两直线平行,同位角相等;两直线平行,内错角相等;两直线平行,同旁内角互补 第五部分“相交线与平行线”
三边关系 三角形两边的和大于第三边,两边的差小于第三边: 第五部分“三角形”
三角形的中线 中线把三角形分成面积相等的两部分;三条中线交于一点(重心) 第五部分“三角形”
三角形的稳定性 三条边的长度确定了,三角形的形状和大小就确定了 第五部分“三角形”
内角和 三角形的内角和等于 ;直角三角形的两个锐角互余 第五部分“三角形”
外角 三角形的外角等于与它不相邻的两个内角的和,大于任何一个与它不相邻的内角 第五部分“三角形”
多边形的内角和 边形的内角和是 ;共有 条对角线 第五部分“三角形”
多边形的外角和 等于 ;正 边形每个外角是 第五部分“三角形”
全等三角形的性质 对应边相等,对应角相等 第五部分“全等三角形”
全等三角形的判定 SSS,SAS,ASA,AAS;直角三角形还有 HL(斜边和一条直角边分别相等);SSA、AAA 不能判定 第五部分“全等三角形”
角平分线的性质 角平分线上的点到角两边的距离相等 第五部分“全等三角形”
角平分线的判定 角的内部到角两边距离相等的点在角的平分线上 第五部分“全等三角形”
轴对称的性质 对称轴是任何一对对应点所连线段的垂直平分线;成轴对称的两个图形全等 第五部分“轴对称与等腰三角形”
线段垂直平分线的性质 垂直平分线上的点到线段两端的距离相等 第五部分“轴对称与等腰三角形”
线段垂直平分线的判定 到线段两端距离相等的点在这条线段的垂直平分线上 第五部分“轴对称与等腰三角形”
三边垂直平分线 三角形三条边的垂直平分线交于一点,这一点到三个顶点的距离相等 第五部分“轴对称与等腰三角形”
等腰三角形的性质 两个底角相等;顶角平分线、底边上的中线、底边上的高互相重合 第五部分“轴对称与等腰三角形”
等腰三角形的判定 有两个角相等的三角形,这两个角所对的边相等 第五部分“轴对称与等腰三角形”
等边三角形 三个内角都等于 ;三个角都相等的三角形、有一个角是 的等腰三角形是等边三角形 第五部分“轴对称与等腰三角形”
含 30° 角的直角三角形 角所对的直角边等于斜边的一半 第五部分“轴对称与等腰三角形”
大边对大角(拓展) 在一个三角形中,较大的边所对的角也较大 第五部分“轴对称与等腰三角形”
勾股定理 直角三角形两直角边为 、,斜边为 ,则 第五部分“勾股定理”
勾股定理的逆定理 三角形三边满足 ,则它是直角三角形,边 所对的角是直角 第五部分“勾股定理”
勾股数 能成为直角三角形三边长的三个正整数,如 3、4、5,5、12、13 第五部分“勾股定理”
平行四边形的性质 两组对边分别平行且相等;两组对角分别相等,邻角互补;对角线互相平分;是中心对称图形 第五部分“四边形”
平行四边形的判定 两组对边分别平行;两组对边分别相等;一组对边平行且相等;两组对角分别相等;对角线互相平分 第五部分“四边形”
平行线间的距离 两条平行线之间的距离处处相等 第五部分“四边形”
三角形的中位线 平行于第三边,并且等于第三边的一半:, 第五部分“四边形”
矩形 性质:四个角都是直角,对角线相等;判定:有一个角是直角的平行四边形,有三个角是直角的四边形,对角线相等的平行四边形 第五部分“四边形”
直角三角形斜边上的中线 等于斜边的一半;反过来,一边上的中线等于这边的一半的三角形是直角三角形 第五部分“四边形”
菱形 性质:四条边都相等,对角线互相垂直且每条对角线平分一组对角;判定:有一组邻边相等的平行四边形,四条边都相等的四边形,对角线互相垂直的平行四边形 第五部分“四边形”
菱形的面积 等于两条对角线乘积的一半:(、 是两条对角线的长) 第五部分“四边形”
正方形 兼有矩形和菱形的全部性质;先证矩形再加一组邻边相等,或先证菱形再加一个直角 第五部分“四边形”
基本作图的依据 作一个角等于已知角、作角的平分线:SSS;作线段的垂直平分线、过一点作垂线:到线段两端距离相等的点在垂直平分线上 第五部分“尺规作图”

第六部分:坐标与图形的变化#

名称 内容 出处
点与坐标 坐标平面内的点和有序实数对一一对应 第六部分“平面直角坐标系”
象限 第一象限 ,第二象限 ,第三象限 ,第四象限 ; 轴上的点纵坐标为 0, 轴上的点横坐标为 0 第六部分“平面直角坐标系”
点到坐标轴的距离 点 到 轴的距离是 ,到 轴的距离是 第六部分“平面直角坐标系”
平行于坐标轴的线段 、:;、: 第六部分“平面直角坐标系”
平移的性质 对应点所连的线段平行(或在同一条直线上)且相等;对应线段平行且相等;对应角相等 第六部分“平移、轴对称与旋转”
旋转的性质 对应点到旋转中心的距离相等;对应点与旋转中心所连线段的夹角等于旋转角 第六部分“平移、轴对称与旋转”
中心对称的性质 对应点所连线段都经过对称中心,并且被对称中心平分 第六部分“平移、轴对称与旋转”
正多边形的对称性 正 边形有 条对称轴; 是偶数时才是中心对称图形 第六部分“平移、轴对称与旋转”
点的坐标变化 向右平移 、向上平移 :;关于 轴对称:;关于 轴对称:;关于原点对称: 第六部分“平移、轴对称与旋转”
两次翻折 沿互相垂直的两条直线各翻折一次,等于绕交点旋转 第六部分“平移、轴对称与旋转”
图象的平移 图象向右平移 个单位,解析式中的 换成 ;向上平移 个单位,函数值加 第六部分“平移、轴对称与旋转”

第七部分:函数#

名称 内容 出处
函数 对于 的每一个确定的值, 都有唯一确定的值和它对应 第七部分“函数”
自变量的取值范围 分母不能为 0;被开方数不能是负数;符合实际意义 第七部分“函数”
函数的图象 图象上每个点的坐标都满足解析式,满足解析式的点都在图象上 第七部分“函数”
一次函数 (),图象是直线,与 轴交于 ; 时是正比例函数 第七部分“一次函数”
一次函数的增减性 时 随 的增大而增大; 时 随 的增大而减小; 越大,直线越陡 第七部分“一次函数”
一次函数与方程、不等式 的解是直线与 轴交点的横坐标; 的解集是直线在 轴上方的部分对应的 的范围;方程组的解是两条直线的交点 第七部分“一次函数”
两条直线平行 相等, 不等 第七部分“一次函数”
反比例函数 (),即 ;, 第七部分“反比例函数”
反比例函数的图象和性质 时在第一、三象限,在每一个象限内 随 的增大而减小; 时在第二、四象限,在每一个象限内 随 的增大而增大 第七部分“反比例函数”
双曲线的对称性 关于原点中心对称;关于直线 、 轴对称 第七部分“反比例函数”
的几何意义 过图象上一点向两坐标轴作垂线,围成的长方形面积是 ,对应的三角形面积是 第七部分“反比例函数”
二次函数 (),图象是抛物线 第七部分“二次函数”
顶点式 :由 向右平移 、向上平移 得到;顶点 ,对称轴是直线 第七部分“二次函数”
顶点坐标 ,对称轴是直线 第七部分“二次函数”
二次函数的性质 时开口向上,顶点是最低点; 时开口向下,顶点是最高点; 越大,开口越小;以对称轴为界,两侧增减性相反 第七部分“二次函数”
与 轴的交点 第七部分“二次函数”
交点式 抛物线与 轴交于 、 时, 第七部分“二次函数”
与一元二次方程的关系 的根是抛物线与 轴交点的横坐标;、、 分别对应两个、一个、没有交点 第七部分“二次函数”
最值 顶点的横坐标在取值范围内时,在顶点取到最大值或最小值 第七部分“二次函数”

第八部分:相似与锐角三角函数#

名称 内容 出处
相似多边形 对应角相等,对应边成比例;相似比为 1 时就是全等 第八部分“相似”
比例的基本性质 可以化成 第八部分“相似”
比例中项 如果 ,那么 第八部分“相似”
合比 可以化成 第八部分“相似”
黄金分割 时,点 把 黄金分割, 第八部分“相似”
平行线分线段成比例的推论 平行于三角形一边的直线截其他两边(或两边的延长线),所得的对应线段成比例 第八部分“相似”
相似的起点 平行于三角形一边的直线和其他两边(或两边的延长线)相交,所构成的三角形与原三角形相似 第八部分“相似”
相似三角形的判定 两角分别相等;两边成比例且夹角相等;三边成比例;直角三角形斜边和一条直角边成比例 第八部分“相似”
相似三角形的性质 对应高、对应中线、对应角平分线的比都等于相似比;周长比等于相似比 ;面积比等于 第八部分“相似”
位似 对应点的连线都经过位似中心,对应边平行(或在同一条直线上);以原点为位似中心、位似比为 时, 的对应点是 或 第八部分“相似”
锐角三角函数 ,,( 是对边, 是邻边, 是斜边) 第八部分“锐角三角函数”
取值和增减 ,;、 随 的增大而增大, 随 的增大而减小 第八部分“锐角三角函数”
三个比值的关系 ;; 时,, 第八部分“锐角三角函数”
特殊角 ,,;,;,, 第八部分“锐角三角函数”
解直角三角形 ;;边角关系用三角函数;已知两个元素,其中至少有一条边,就能解出其余的 第八部分“锐角三角函数”
坡度 ( 是坡角) 第八部分“锐角三角函数”
平行投影 同一时刻,物高与影长的比相等 第八部分“投影与视图”
正投影 线段平行于投影面时,正投影和它等长;与投影面成 角时,正投影长 第八部分“投影与视图”
三视图 主视图反映长和高,俯视图反映长和宽,左视图反映宽和高;主视图和俯视图的长对齐,主视图和左视图的高对齐,俯视图和左视图的宽相等 第八部分“投影与视图”

第九部分:圆#

名称 内容 出处
圆 平面内到定点的距离等于定长的所有点组成的图形;直径是最长的弦 第九部分“圆的有关性质”
圆的对称性 圆是中心对称图形,绕圆心旋转任意角度都和自身重合;任何一条直径所在的直线都是对称轴 第九部分“圆的有关性质”
圆心角、弧、弦 在同圆或等圆中,两个圆心角、两条弧、两条弦中有一组相等,另外两组也相等 第九部分“圆的有关性质”
弧的度数 圆心角是多少度,它所对的弧就是多少度 第九部分“圆的有关性质”
垂径定理 垂直于弦的直径平分弦,并且平分弦所对的两条弧 第九部分“圆的有关性质”
垂径定理的推论 平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧 第九部分“圆的有关性质”
半径、弦心距、弦 ( 是弦心距, 是弦长) 第九部分“圆的有关性质”
圆周角定理 一条弧所对的圆周角等于它所对的圆心角的一半 第九部分“圆的有关性质”
圆周角定理的推论 同弧或等弧所对的圆周角相等;半圆(或直径)所对的圆周角是直角, 的圆周角所对的弦是直径 第九部分“圆的有关性质”
圆内接四边形 对角互补;任意一个外角等于它的内对角 第九部分“圆的有关性质”
点和圆 :点在圆内;:点在圆上;:点在圆外 第九部分“与圆有关的位置关系”
确定圆的条件 不在同一直线上的三个点确定一个圆;三角形的外心是三边垂直平分线的交点 第九部分“与圆有关的位置关系”
直线和圆 :相交;:相切;:相离( 是圆心到直线的距离) 第九部分“与圆有关的位置关系”
切线的判定 经过半径的外端并且垂直于这条半径的直线是圆的切线 第九部分“与圆有关的位置关系”
切线的性质 圆的切线垂直于经过切点的半径 第九部分“与圆有关的位置关系”
切线长定理 从圆外一点引圆的两条切线,切线长相等,这一点和圆心的连线平分两条切线的夹角 第九部分“与圆有关的位置关系”
内心 三角形的内心是三条角平分线的交点,到三条边的距离相等 第九部分“与圆有关的位置关系”
直角三角形的内切圆半径 (、 是直角边, 是斜边) 第九部分“与圆有关的位置关系”
正多边形与圆 把圆 等分,依次连接各分点得到正 边形;中心角是 第九部分“与圆有关的计算”
正多边形的计算 ,,,面积 ( 是半径, 是边心距, 是边长, 是周长) 第九部分“与圆有关的计算”
正六边形 边长等于半径 第九部分“与圆有关的计算”
圆的周长和面积 , 第九部分“与圆有关的计算”
弧长 第九部分“与圆有关的计算”
扇形面积 第九部分“与圆有关的计算”
圆锥 母线 、高 、底面半径 满足 ;侧面积 ,全面积 ;侧面展开图的圆心角 第九部分“与圆有关的计算”

第十部分:统计与概率#

名称 内容 出处
频数和频率 频率 = 频数 ÷ 数据总数;所有频数的和等于数据总数,所有频率的和等于 1 第十部分“数据的收集、整理与描述”
扇形图的圆心角 扇形的圆心角 = × 这一部分所占的百分比 第十部分“数据的收集、整理与描述”
平均数 ;各数据与平均数的偏差之和为 0 第十部分“数据的分析”
加权平均数 第十部分“数据的分析”
中位数和众数 从小到大排列后处在最中间的数(偶数个时取中间两个数的平均数);出现次数最多的数 第十部分“数据的分析”
极差 最大值减最小值 第十部分“数据的分析”
方差 ;方差的算术平方根叫标准差 第十部分“数据的分析”
数据的变化 每个数据加 :平均数加 ,方差不变;每个数据乘 :平均数乘 ,方差乘 第十部分“数据的分析”
四分位数 前一半数据的中位数是第一四分位数,后一半数据的中位数是第三四分位数 第十部分“数据的分析”
概率的范围 必然事件的概率是 1,不可能事件的概率是 0,随机事件的概率在 0 和 1 之间 第十部分“概率”
等可能的结果 一次试验有 种等可能的结果,事件 包含其中的 种,则 第十部分“概率”
用频率估计概率 大量重复试验中,事件发生的频率稳定在它的概率附近 第十部分“概率”

第十一部分:数形结合#

名称 内容 出处
两点间的距离 、: 第十一部分“以数解形”
中点坐标 线段 的中点是 第十一部分“以数解形”
平行四边形的顶点坐标 平行四边形 中,, 第十一部分“以数解形”
绝对值的几何意义 是数轴上 到 的距离 第十一部分“以形助数”
方程的解与交点 方程 的解,是抛物线 与直线 交点的横坐标;一般地,两个式子相等时 的值,是两个图象交点的横坐标 第十一部分“以形助数”
面积与不等式 ,所以 , 时取等号 第十一部分“以形助数”