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对一道“世界思维名题”题解的探索

2015-05-06殷永梅侯承慧

中学数学杂志(初中版) 2015年2期
关键词:所求直角三角形交点

殷永梅 侯承慧

在华文出版社出版的《思维风暴》第282页上有一道名为“勘测员”的世界思维名题.题目大意是:有一块如图1所示的土地,要用一条直线把它分割成面积相等的两部分,应如何确定出直线的位置?为解题方便,不妨设图中小正方形边长为a.书上给出了一个简捷明了的答案,答案的正确性无可厚非.

仔细分析看到这一题目,我们认为答案并非唯一,应该还有其他答案.围绕“分割成面积相等的两部分”这一基本要求,对此题有多少题解进行了探索,按照由特殊到一般的思路,发现此题的答案有无限多个.

下面简述我们的解法和得到的结论:

1.顶点法

先确定图形上某一个角的顶点为所求直线上的一点,再在这个角所对的边上求出所求直线上的另一个点,过两点作直线即为所求.

例如:先确定点A,再确定点G(见图2),设AG分图1为两部分相等的直线,只要求出CG即可.

在梯形ABCG中,已知BC=AB=2a,由(AB+CG)BC2=52a2得(2a+CG)·2a2=52a2解之得CG=12a,这样就确定出了点G的位置,直线AG即为所求.

又如:先确定点B,再求出点H.在直角三角形BCH中,由BC·CH2=52a2得出2a(3a-DH)2=52a2,解之得DH=12a,点H随之定出,直线BH即为所求(图2).

同理,可以求得符合题意的直线CK、FR(图3)、DM、EN(图4).

2.任点法

先在图形的周边上任选一点为所求直线上的点,然后再在图形某边上求出另一个点的位置,就可得到所求直线.

例如:如图5,在BC边上任取一点P(暂时使BP=29a)为所求直线上的一点,再在图形的其他边上求出所求直线的另一点L,直线PL即可求出.

在直角三角形CPL中,由CP·CL2=52a2得1692a(3a-DL)=52a2,解之得DL=316a,点L的位置得以确定,便可求出直线PL的位置.

又如,如图5,在EF上取一点V为直线上的一点使EV=14a,再在其他边上求得直线上另外一点Q,直线得以求出.(设点L为过点V与ED平行的直线与CD的交点.)

由DE·EV+(VL+CQ)·CL2=52a2,得出14a·a+(a+CQ)·114a2=52a2,可求得CQ=711a,点Q的位置得以确定,直线VQ的位置得以求出.

3.中点法

把图形看作左右两个正方形,过它们的中心O7、O8的连线SW即为所求;也可把图形看作上下两个长方形,它们的中心连线O9O10也为所求(见图6,因矩形的重心在对角线的交点处,所以此法也可称之为重心法).

4.割补法

在CD上取DH=12a,连接BH即为所求(如图7).此种解法简捷明了.

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