郜舒竹
这一讲我们重点研究正方形中整体与局部的关系,先从最为简单的情况入手。
问题:已知正方形ABCD中(如图1),E、F两点分别是CD和AD边上的中点。连接AE和BF两条线段,将正方形分为了四个部分。如果大正方形的面积为1,那么这四个部分的面积分别是多少?
图中四个部分分别为三角形ABO和AOF,四边形FOED和OBCE。首先为了发现各个部分之间的关系,我们连接两条辅助线OD和OC,如图2:
这时不难发现三角形AOF与FOD的面积相等,三角形DOE和EOC的面积相等。而且还有如下结论成立:
如果设三角形AOF的面积为a,那么三角形FOD的面积也是a,三角形
下方程:
所以本题答案分别为:
用图形表示出来就是图3:
本题中的“结论2”是解决有关长方形问题时经常用到的,希望同学们熟练掌握。在上面问题的基础上,我们还可以解决如下问题:
问题:如图4,在正方形ABCD中,E、F、M、N分别是四条边上的中点。分别连接AE、BF、DM、CN四条线段,将正方形分为了九个部分。如果大正方形的面积为1,求这九个部分的面积。
的面积都是:
中间小正方形的面积为:
本题利用“剪剪拼拼”可以更简便地解决,请同学们自己思考。我们还可以在前面问题的启发下,编出下面的问题:
问题:如图5,在正方形ABCD中, E、 F、 M、N分别是四条边上的三等分点。分别连接AE、BF、DM、CN四条线段,将正方形分为了九个部分。如果大正方形的面积为1,求这九个部分的面积。
我们仿照前面的思路解决本题。先在正方形中去掉两条线段并增添两条辅助线,如图6:
这时就有如下结论成立:
1.三角形FOD的面积是三角形AOF面积的2倍。
2.三角形OCD的面积是三角形OED面积的2倍。
设三角形AOF的面积为a,则三角形FOD的面积为2a,三角形DOE的面
形(为什么是梯形?)的面积都是:
中间四边形(其实是正方形,为什么?)的面积为:
我们还可以编出更为复杂的问题,比如将上题修改为:E点是二等分点,F点是三等分点,M点是四等分点,N点是五等分点,其它的条件和结论不变。这样一来,实际上仅仅是破坏了对称性,增加了计算的繁难度,但是方法却没有改变,请同学们自己叙述出问题,并作出完整的解答。
以上所有问题的思路都是一致的,就是通过添加辅助线寻求不同部分之间的关系,进而找到局部与整体的关系。下面我们再来看一个与梯形有关的问题。
问题:如图7,是一个梯形ABCD,已知梯形的下底CD长度是上底AB长度的3倍,梯形面积为1。梯形的两条对角线将整个梯形分为了四个部分,求这四个部分的面积。
所求四个部分分别为三角形ABO、AOD、DOC和BOC。首先不难发现三角形AOD和BOC的面积相等。由于梯形的下底CD长度是上底AB长度的3倍,所以三角形ADC的面积是三角形ABC面积的3倍,因此就得到三角形AOD的面积是三角形ABO的3倍,三角形DOC的面积是三角形BOC面积的3倍,如果假设三角形ABO的面积是1倍量,那么三角形AOD和BOC的面积就是3倍量,三角形COD的面积是9倍量。因此三角形ABO的面积为:
三角形AOD和BOC的面积都是:
从以上问题我们可以总结出一条经验,就是要学会“找关系”。