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共边定理

2008-07-22张景中

关键词:高明名誉中国科学院

作者简介:张景中,1936年生,河南省汝南人.1959年毕业于北京大学数学力学系.1995年当选为中国科学院院士.现任中国科普作家协会理事长,中国科学院成都计算机应用研究所名誉所长,广州大学教育软件研究所名誉所长,教育部教育信息技术工程研究中心学术委员会主任.

科研之余,热心科普和基础教育.出版少儿读物10余册,多次获奖,其中《数学家的眼光》于2005年获国家科学技术进步二等奖.所主持开发的“Z+Z智能教育平台”在全国上千所中学广泛使用,得到一致好评.

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,而显然△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!连接PQ,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,它们的位置关系并不一定像图1那样.下面我们给出一个定理.

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