探讨解析:从三角形的中位线说起
在认识三角形的时候,同学们都学过一个概念,叫做三角形的中位线,同学们都会认为这是一非常简单的概念,如果我们对这个概念加深一点认识,就可以看到它是多么的有用。
所谓三角形的中位线,其实就是三角形两条边中点的连线,如图1:
图中线段DE就是三角形ABC的一条中位线。关于三角形的中位线有几条重要的结论:
1.三角形ABC的中位线DE与底边BC平行,并且它的长度是底边长
下面我们把三角形中位线的概念稍微推广一
这时我们可以得到类似的结论:
这几条结论的正确性留给同学们自己思考,下面我们要应用这些结论解决问题。
问题1 如图2,在三角形ABC中,D、E是AB边上的三等分点,
角形ABC的面积是1,求这四个部分的面积。
连接GF如图3,根据前面的结论可以知道:
再连接DF和EG,得到梯形DEGF,如图4:
在梯形DEGF中,如果设三角形DOE的面积为1,则不难分析出三角形EOG和DOF的面积为2,三角形GOF的面积为4。(参见《中小学数学》(小学版)1999年第10期“已知整体求局部”),所以三角形BEG和三角形ADF的面积为3。
从而三角形DOE的面积为:
四边形ADOF和EOGB的面积都为:
四边形CFOG的面积为:
至此四个部分的面积都求出来了。
问题2 把面积为1的三角形ABC的三边三等分,使其构成如图5所示的两个三角形D1E1F1和D2E2F2。求这两个三角形的交点所形成的六边形O1O2O3O4O5O6的面积。
用与上题同样的方法,可以得到图中三角形D1D2O2、E1E2O4和F1F2O6
在梯形D1D2F1F2中,下底长度是上底长度的2倍,用本刊1999年第10期“已知整体求局部”一文的方法不难求出三角形
用完全一样的方法可以求出其他5个类似于三角形D1O2O1的图形的面
本题的解法貌似复杂,其实它的基本思路就是整体减去部分,所用工具就是三角形中位线的若干性质。模仿以上问题解决的思路,我们还可以解决下面的问题。
问题 已知一个长方形ABCD的面积为1,将它的四条边分别三等分,将这些等分点如图7连接,求中间八边形O1O2O3O4O5O6O7O8的面积。
首先不难发现,中间八边形的外围出现了如下三种图形:
第一种:四个类似于AE1O1F4的四边形;
第二种:八个类似于E1O1O2的三角形;
第三种:四个类似于E1F1O2的三角形。
如果能把这三种图形的面积分别求出来,本题也就迎刃而解了。
先把图形简化成如图8形式:
连接F4E1和E4F1,如图9:
在三角形AF1E4中,线段F4E1就是底边E4F1上的中位线,用前边同样的
梯形E1F1E4F4的面积是:
三角形E1O1F4的面积是:
现在我们已经求出四边形AE1O1E4的面积为:
求出第二和第三种三角形的面积,我们画出如图10的简化图形:
不难求出这个梯形的面积为:
由于下底F4E2长度是上底E1F1长度的3倍,所以三角形E1F1O2的面积为:
三角形E1O1O2的面积为:
综合以上结论我们可以得到本题答案为: