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六年級(jí)奧數(shù)知識(shí)  已知整體求局部

2008-05-07 13:42:38      下載試卷

在解決有關(guān)幾何圖形的問(wèn)題時(shí),非常重要的思路就是發(fā)現(xiàn)整體與局部的關(guān)系。這一講我們通過(guò)一組線段分割三角形的問(wèn)題說(shuō)明這一思路。

問(wèn)題:如圖1,D是任意一個(gè)三角形ABCAB邊上的中點(diǎn),EBC邊上的中點(diǎn)。連接CDAE兩條線段,將三角形ABC分為了四個(gè)部分。如果假設(shè)三角形ABC的面積為1,那么這四個(gè)部分的面積分別是多少?

  顯然要想直接孤立地求出每一個(gè)部分的面積是不可能的,必須把各個(gè)部分聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行觀察。

  
ACD、CDBACEAEB。由于三角形AEB
AOD的面積相等。這時(shí)的關(guān)鍵問(wèn)題在于建立四邊形ODBE與這兩個(gè)三

角形之間的關(guān)系,我們可以連接OB畫(huà)出一條輔助線,如圖2

  利用“等底等高的三角形面積相等”這一結(jié)論立刻知道三角形AODOBD面積相等,三角形OCEOEB面積相等。又由于三角形OCEAOD面積相等,所以AODOBD、OEBOCE這四個(gè)三角形面積相等,而且

  
分別為:

  

  四邊形ODBE的面積為:

  

  進(jìn)而就可以求出三角形ACO的面積為:

  

  至此四個(gè)部分的面積就都求出來(lái)了。

  通過(guò)解決這個(gè)問(wèn)題可以發(fā)現(xiàn),為了找到局部與整體之間的關(guān)系,往往需要先發(fā)現(xiàn)局部與局部之間的關(guān)系。另外,解題中我們用到了一個(gè)重要結(jié)論,就是“等底等高的三角形面積相等”,這個(gè)結(jié)論我們后面還要經(jīng)常用到。我們還可以把這個(gè)結(jié)論稍微推廣一點(diǎn),就是“如果兩個(gè)三角形的高相等,那么面積之間的比例關(guān)系與底邊之間的比例關(guān)系是相同的”。

問(wèn)題 如圖3D是任意一個(gè)三角形ABCAB邊上的中點(diǎn),EF兩點(diǎn)將BC邊平均分為三段。連接CD、AEAF三條線段,將三角形ABC分為了六個(gè)部分。如果假設(shè)三角形ABC的面積為1,那么這六個(gè)部分的面積分別是多少?

 

 

  

 

  根據(jù)前面的結(jié)論不難發(fā)現(xiàn),三角形AMDMBD的面積相等,三角形CMF的面積是三角形MFB面積的2倍。如果設(shè)三角形AMD的面積為a,三角形FMB的面積為b,就有:

  

  解方程組就可以得到:

  


  


  

  而且還知道三角形ACM的面積為:

  

  三角形CMF的面積為:

  

  下面把三角形ACF看成一個(gè)整體,就與前面的第一題類似了,不同之處在于此時(shí)的M點(diǎn)并不是AF邊上的中點(diǎn),但是利用前面的結(jié)論可以知道AM

  用與前面同樣的方法,連接輔助線OF,如圖5

  
三角形OEF的面積為b,則三角形COE的面積也是b,我們又可以列出兩個(gè)方程:

  


  


  


  


  


  


  從而三角形ACO的面積就是:
  
  

  通過(guò)以上問(wèn)題的啟發(fā),我們發(fā)現(xiàn)其實(shí)整體與局部是相對(duì)的,一個(gè)“局部”有時(shí)需要把他看作“整體”。所謂復(fù)雜的問(wèn)題,往往就是若干個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題復(fù)合而成的。根據(jù)前面問(wèn)題的啟發(fā),我們還可以編出更為復(fù)雜的問(wèn)題,并且去解決他。

問(wèn)題 如圖6,D、E分別是任意一個(gè)三角形ABCAB邊上的三等分點(diǎn),GF兩點(diǎn)分別是BC邊上的三等分點(diǎn)。連接CD、CE、AFAG四條線段,將三角形ABC分為了九個(gè)部分。如果假設(shè)三角形ABC的面積為1,那么這九個(gè)部分的面積分別是多少?

  與前面方法類似,首先連接輔助線NB,如圖7

  假設(shè)三角形NEB的面積為a,三角形NBG的面積為b,則有三角形AEN的面積為2a,三角形CNG的面積為2b。而且可以列出下列方程組:

  


  


  


  


  

 

  從而三角形CAN的面積為:

  
  
  

  以下只需要把三角形ACG看作“整體”,連接輔助線MG,就可以繼續(xù)重復(fù)上述過(guò)程,逐步求出每一部分的面積,答案如圖8。

  請(qǐng)同學(xué)們不厭其煩地、獨(dú)立地完成本題的全部解答。

  正當(dāng)本文即將完稿時(shí),由中國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)普及工作委員會(huì)舉辦的“99我愛(ài)數(shù)學(xué)少年夏令營(yíng)”在北京舉行,其中“數(shù)學(xué)競(jìng)賽試卷”上第11題,也是本次競(jìng)賽得分較低的一道題,就屬于本文論述的類型:

問(wèn)題 在圖9中,AEEC12,CDDB14,BFFA13,△ABC的面積S1,那么四邊形AFHG的面積SAFHG____。

  本題的關(guān)鍵顯然是設(shè)法分別求出兩個(gè)三角形BFHAEG的面積,為了使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化,我們先去掉一條線段AD,圖形變?yōu)槿鐖D10。

  然后添加輔助線AH,如圖11。

  這時(shí)設(shè)三角形BFH的面積為a,則三角形AHF的面積為3a,三角形
  


  


  

 

  用同樣方法去掉線段FC,并添加輔助線GC,如圖12。

 

  


   

  事實(shí)上本題圖中的七個(gè)部分的面積都可以求出來(lái)。本題中用到的通過(guò)去掉一條線段簡(jiǎn)化圖形的方法,在后面關(guān)于四邊形的討論中還要用到。

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