四等分三角形面积的寻美之旅
2021-06-20李织兰蒋晓云王凯成
李织兰 蒋晓云 王凯成
[摘 要] 把一个三角形剖分成四个面积相等的三角形的方法有很多,文章开启追求“最美”之旅,用黄金分割比和尺规作图的方法画出了一个“最和谐”的剖分构图. 此方法体现理性探索精神,展示和谐之美和逻辑之美.
[关键词] 黄金分割点;尺规作图
问题:在△ABC内确定三个点D,E,F,把一个△ABC剖分成四个面积相等的三角形,即S =S =S =S = S .
王凯成[1]教授用解析几何的方法,计算出D,E,F的坐标,接着描点作图. 查找资料,也没有找到用传统的尺规作图画出这个图形的方法. 我们与很多初等数学研究专家进行过讨论,认为用传统的尺规作图的方法画出这个图形是一个难点.
数学实验细观察
为了探索结论,我们在几何画板上画了一个动态图形,如图2. 要将△ABC的面积四等分,即要先保证S△ADB=S△BEC=S△CFA= S ,将△ABC的各条边四等分,G,H为AB边上的四等分点,K,L为AC边上四等分点,S,T为BC边上四等分点,连接KS,HT,GL. 因为S =S =S =S = S ,所以点D必须在线段KS上,点E必须在线段GL上,点F必须在线段HT上.
拖动D,E,F三点分别在线段KS、线段GL和线段HT上滑动,目标要把中间的那一块变成△DEF,如图3.
从图中看出,当且仅当“B,D,E三点共线;C,E,F三点共线;A,F,D也三点共线”时,则△ABC分成了四个面积相等的三角形,即△ADB,△BEC,△CFA,△DEF.
拖动三点的位置,要达到十分完美融洽与平衡,才能出现令人惊奇的“B,D,E三点共线;C,E,F三点共线;A,F,D也三点共线”和谐共存现象,使S =S =S =S = S . 然而,点D,E,F的特征并不明显,如何确定三点D,E,F仍然困难.
探究特例找特征
著名数学家华罗庚先生曾经指出:善于“退”,足够地“退”,退到最原始而不失……
