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“蝴蝶定理”在长方形面积分割中的应用

2020-12-08 19:46阅读:
蝴蝶定理在长方形面积分割中的应用

1 一道小升初考题
长方形ABCD面积36EAD边上三等分点AE=2ED阴影EGOF的面积。

我用自己的思路解题
根据图形,有8块小面积X Y Z K P N H及一个9
。有以下8个方程:
Z+H=6 X+Y+Z=6
K+X=9 N+H=9 P+Y+Z=9 X+Y+N=9 9+X+Y+N=18
P+Y+N=12 K+P=12

解题步骤
1 K+P=12 K+X=9 相减,得 P - X= 3 P=X+3
2 GAE GCB (X+3) /(9+X) =4/9 9X+27=36+4X5X=9、得 X=1.8
3 P=X+3 P=1.8+3 p=4.8
4 K+X=9 K+1.8=9 K=7.2
5 P+Y+N=12 4.8+ Y+N=12 Y+N=7.2
6 X+Y+Z=6 1.8+Y+Z =6Y+Z=4.2Y+N=7.2N-Z=3N=Z+3
7 FED FCBZ/(9+N)=1/99Z=9+NN=9Z-9 =Z+3 8Z=12、得 Z=1.5
8 N=Z+3 =1.5+3 、得N=4.5
9 N+H=9 4.5+H=9 H=4.5
10 X+Y+Z=6 1.8+Y+1.5=6、得Y=2.7

阴影EGOF的面积YY=2.7

“蝴蝶定理”在长方形面积分割中的应用

这个题表面上是用解方程来算的,但关键,在于两组三角形的相似。如果忽略了这种相似,只在8个方程中转圈子,那就解不出。但可以凑算出一个与实际图形不符合的多解:


X Y Z K P N H
1 1 4 8 4 7 2
1 2 3 8 4 6 3
1 3 2 8 4 5 4
2 2 2 7 5 5 4
2 3 1 7 5 4 5 等等

这个算题在小学数学视频中,却是用蝴蝶定理来解的,过程没有上述运算那么复杂。而我在1951年上初中时,几何教科书上没有蝴蝶定理,所以只能通过解方程来解算。
而现在小学生的初中入学考试中,却蝴蝶定理这样的考题了,真感到时代的进步。

2 蝴蝶定理”及原理

蝴蝶定理其实并不复杂,只是比例的一个应用。
任意四边形ABCD两根对角线相交成4个三角形。我想像,这是一只蝴蝶。S1是头部,S3是身尾,而S2S4是两只翅膀。
已知:同高的二个三角形,其面积之比等于底边之比。所以
左侧 S1/S2=AO/OC 右侧 S4/S3=AO/OC 于是
任意四边形的蝴蝶定理”是:
S1/S2=S4/S3 S1*S3=S2*S4

梯形中,S2S4是相等三角形。而S1S3是相似三角形,它俩面积之比等于边长比之平方,所以梯形的蝴蝶定理 :
S1*S3=S2*S4 S2=S4 S1/S3=aa/bb
“蝴蝶定理”在长方形面积分割中的应用
“蝴蝶定理”在长方形面积分割中的应用
“蝴蝶定理”在长方形面积分割中的应用

3 蝴蝶定理”解算上题

1 OAD面积为9=P+Y+Z,只要算出PZ,就轻松得Y=9-P-Z
2 P 。长方形面积36,则梯形ABCE面积36-6=30。三角形AEGBCG相似,边长比为2/3,面积比为4/9。即面积P=S1

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