共边定理 第1期

时间:2022-09-23 04:31:54

有些题目看似简单,但仔细想想,却会有新的发现.

图1中有PAB和QAB,问:PAB与QAB的面积之比是多少?

这个问题不难解答.因为三角形面积等于底和高之积的一半,显然PAB和QAB共底,要求面积之比,只需求两三角形的高之比.作出两三角形的高PD、QE(如图2),可得 = .那么,我们要做的工作就是作两个高,测量两次,作一次计算,这个问题就解决了.

有没有更简单一点的办法呢?因为作高比较麻烦.如果只是尺子一摆,顺手作出,那么就可能出现较大的误差.可不可以避免作高呢?办法也是有的.可以延长PQ、AB(如图3),使之相交于点M,则有 = .这是为什么呢?

学过相似三角形的读者很快就会发现PDM ∽QEM,因而有 = .那么,没有学过相似三角形的读者能否明白其中的道理呢?办法仍然是有的.在直线AB上取点N(如图4),使得MN = AB,于是 == .这里用到了“同高三角形的面积之比等于底之比”.因为我们把PM看成PNM的底,把QM看成QNM的底,那么PNM和QNM就成了同高三角形.

回顾我们思考的过程,从中可以获得一些有益的启示:

第一,不要放过那些表面上看似寻常的问题,它们的背后也许还有很多你没弄明白的东西.

第二,找到一种解决方法的时候,不妨再想想,有没有更简单、更高明的方法.

第三,更简单、更高明的方法也许要用到更多的数学知识.不妨进一步想想,能否用更少的、更基本的知识来说明它.

问题并没有结束,我们还可以举一反三.图1中画出的两个三角形有一条公共边AB.但是,有公共边的两个三角形情形是多种多样的,它们的位置并不一定像图1那样.下面我们给出一个定理.

共边定理若直线AB和PQ相交于点M(如图5,有4种情形),则有 = .

可能有读者会认为,既然有4种情形,就应该分情况进行讨论了,那多麻烦啊!其实不必紧张,证明过程和我们前面的推理完全一样,照搬就可以了.

证明:在直线AB上取一点N,使得MN = AB,则PMN与QMN共高(分别以PM、QM为底),则有 == .

从本质上讲,共边定理是“等底等高的三角形面积相等”这一性质的推论.它的用途相当广泛,下面举几个例子.

例1如图6,在ABC中,D、E分别为AC、AB边中点,CE与BD交于点F.求证:CF = 2FE.

证明: === 2. 故CF = 2FE.

本题相当于图5(1)中的情形.点F实质上是ABC的重心.

例2如图7,在ABC内任取点G,连接AG、BG、CG,分别交BC、CA、AB于点D、E、F.求证:

++= 1.

证明: ++=++== 1.(可参照图5(2))

例3如图8,在ABC中,点D、E分别在边BC和AC上,且BD = BC,CE = CA,AD、BE交于点R,求和.

解:由共边定理, === ,故 = ;=== 1,故 = .

例4(第15届“五羊杯”九年级数学竞赛试题)如图9,ABC中,BP ∶ PQ ∶ QC = 1 ∶ 2 ∶ 1,CG ∶ AG = 1 ∶ 2,求BE ∶ EF ∶ FG.

解:设SABC = 1,则SABP = ,SAGP = SAPC = ・ = ,SABQ = ,SAGQ = SAQC = ・ = , == , == ,故BE = BG,FG = BG,EF = 1 -- BG = BG.BE ∶ EF ∶ FG= 11 ∶ 16 ∶ 6.

例5如图10 ,过ABC的顶点B的两条直线BG、BH与BC边上的中线AD交于点E、F,且AE ∶ EF ∶ FD = 4 ∶ 3 ∶ 1,求SBAG ∶ SBGH ∶ SBHC.

解: == ・ = ; == ・ = .从而SBAG = SABC,SBHC = SABC,SBGH = 1 -- SABC = SABC.

故SBAG ∶ SBGH ∶ SBHC = 3 ∶ 4 ∶ 2.

一个定理的用途越多,越说明这个定理重要.从上面几个例题来看,共边定理的作用确实不小.掌握好这一有用的工具后,甚至一些给九年级学生做的奥赛题,七年级、八年级的学生就能很好地解决.以后我们会对共边定理作进一步的探讨.Y

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