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解一类由矩形顶点构成的三角形问题
解一类由矩形顶点构成的三角形问题
湖北省襄阳市樊城区牛首镇竹条一中 谷兴武

我们对网格图形中的格点三角形问题已比较熟悉了,可是在学习《正方形》内容时遇到一些由格点三角形变式的问题却感到有困难。在这些变式的问题里,网格正方形的大小可以不一样,形状也可变成长方形,而且其中的格点三角形不仅需要求面积,也可以求特殊内角的度数,题目的难度增加了。

 

一、探究方法

 

湖北省教学研究室编著的数学八()《练习册》上有这样一道题:如图1,正方形ABCD的边长为2,点EAB上,四边形EFGB为正方形,则

=_______________.

 

 

分析:这道题让学生和部分老师“卡壳”了。注意到△AFC(即图1的阴影部分)是一个一般三角形,根据图中已知条件易求出AC的长,由于EAB上的任意一点,可以把E点理解为动点(EAB上滑动),所以F点也是动点,那么想求出AC边上的高的思路打不开,因此直接用三角形面积公式求△AFC的面积非常困难。笔者提示一下,如果我们把△AFC放置在网格中(且AFC三点都在格点上),或把△AFC置身于平面直角坐标系中(且知道AFC三点的坐标),那么读者,你的思路现在是不是打开了呢?可能大部分学生都能想到用一个长方形把△AFC“框起来”(如图2)。对,割补法,将△AFC的面积通过实施割补、剪拼等方法转化为规则图形(如矩形、梯形、直角三角形等)的面积之和或差,这样问题就能解决了。

 

如图2,延长DA GF,两者相交于点H,矩形GCDH把△AFC“框起来”。则

(或者
),可以说思路非常好,但是真正计算时,发现还是缺少条件,由于题目只告知了正方形ABCD的边长为2,而没有告诉正方形EFGB的边长,AHHFFGGC无法求出,所以思路再次受阻。走到这一步,笔者需要提醒读者的是,在平时的数学学习中,要多注意“动点问题”的思维和训练,因为动点问题是近年来中考的一个热点问题。针对某些几何图形,我们要把它看“活”,而不是静止不动的。如图2中,点EAB上的任意一点,我们可以把它理解为动点,随着动点E在线段AB上滑动,正方形EFGB的边长和AFC的形状在不断的变化,而题目既然让求出AFC的面积(即
),大胆猜测,肯定是一个定值,难道说,△AFC的面积大小与
正方形EFGB的边长的大小无关吗?

 

所以,不妨设正方形EFGB的边长

,则

 

 

  =

+
-
-
-
  =2

 

可见,这个结果中不含字母

,所以,△AFC的面积大小与正方形EFGB的边长
无关。

 

像这样,在三角形AFC的“外围”构造规则图形(如矩形、梯形等),把△AFC“框起来”,进而想到用整体减去部分的方法求面积,笔者给取个名称,叫“外框法”。本题构造的“外框”有利于发展学生的思维水平和提高学生解题的兴趣,是网格面积的常规求解方法之一。

 

另外,笔者发现了有少数学生采用了“特殊值法”,如把E看成AB的中点,也使文首的问题得到了解决。我们可以看出,此法虽然不可取,但也不失为作填空题和选择题的好方法。顺着这个思路再深入理解,当E点滑动到A点处或B点处时,在E点滑动的过程中, AC的大小和位置至始至终都没变,而△AFCAC边上的高的位置在不断的发生变化。而前面已大胆猜测题目所求的△AFC的面积(即

)肯定是一个定值,所以△AFCAC边上的高的大小不变。当E点滑动到B点处时,F点与E点重合于B点处,此时△AFCAC边上的高等于△ABCAC边上的高。可见△AFC与△ABC是同底等高的三角形,所以
,为什么呢?经验告诉我们,两平行线之间夹的同底等高的三角形面积相等。从而想到连接BF(如图3),难道BFAC平行吗?显然∠ACB=FBG=
,所以BFAC。∴
=
=2
,这种方法,笔者给取个名称,叫“等面积转换法”。

 

 

二、应用举例

 

下面,我们进行“实战演练”。

 

(求矩形顶点构成的三角形的面积

 

1 2010中考·广西南宁)正方形ABCD、正方形BEFG和正方形RKPF的位置如图4所示,点G在线段DK上,正方形BEFG的边长为4,则△DEK的面积为(  )

 

 A10    B12    C14    D16

 

 

方法一:外框法

 

【解析】  如图5,延长AEPK的延长线于点H.设正方形ABCD、正方形RKPF的边长分别为

,则  

 

 

      =

 

=

 

 =

=
 = 16.     故应选D

 

或许有些学生认为上面求SDEK的表达式比较麻烦,他们注意到四边形AHKD是一个梯形,这样

,表达式变得简单多了。可是表面简单的问题有时实质并不一定简单,因为我们将
化简得
,由于已知条件并没有直接告诉
的值,有的同学做到这里“卡壳”了。怎么办呢?笔者提示一下,这里需要利用相似形知识找出
的关系。我们注意到△DCG∽△GPK,则有
,即
,∴
,整理得
.
所以可得
.
当然只要读者肯动脑筋,求
的表达式不止这两种。

 

 

方法二:等面积转换法

 

【解析】  从所给的选项可知△DEK的面积可以求出来,而已知条件仅告诉了正方形BEFG的边长为4,我们可以大胆猜测:△DEK的面积仅与正方形BEFG的面积有关,而与其它两个正方形的面积无关!于是我们应该设法让△DEK与正方形BEFG发生联系!

 

联想两平行线之间夹的同底等高的三角形面积相等,于是我们连接DBGEFK,如图6所示,则∠DBA=GEB=45°,∴DBGE.所以△GED与△GEB同底等高.∴

,同理
.于是
=
=16,
这样做是不是十分简捷呢?

 

从以上两种方法可以看出,在解决数学问题的时候,思考问题的角度非常重要!这就要求我们在平时的学习和解题过程中,要注意积累解题经验和技巧,对于不同的数学问题,要注意选准问题的视角,然后“对症下药”,尽可能使复杂的问题简单化!

 

(求矩形顶点构成的三角形的特殊内角的度数

 

湖北省襄阳市樊城区2010-2011学年度八()数学期末检测卷上有这样一道选择题:如图7,每个小正方形的边长为1ABC是小正方形的顶点,则∠ABC的度数为(  )

 

A.

  B.
  C.
  D.

 

 

解析】  在检测过程中,很多学生在这道题上浪费了较多的时间,最后竟然拿量角器量出∠ABC的度数,但不知所以然。就原图(图7)而言,很难直接求出∠ABC的度数。经验告诉我们,可以用“外框法”。于是分别延长AHEC相交于点D(如图8),再分别延长AGEB相交于点F,连接AC,此时△ABC就像被矩形ADEF“框了起来”(如图8)。

 

易证△ADC≌△CEB,所以AC=BC

 

在△CEB中,BE=1CE=2,∠E=

,∴AC=BC=

 

同理可得AB=

 

所以,在△ABC中,可得

,∴∠ACB=
(当然也可证∠ACD+BCE=
而得)

 

∴△ABC是等腰直角三角形,可求出∠ABC=

,故选C.

 

三、快乐体验:

 

1.如图9,每个小正方形的边长为1ABC是小正方形的顶点,则∠ABC的度数为____

=_____________

 

 

2.如图10,矩形ABCD中,AB=3

AD=6
,点EAB边上的任意一点,四边形EFGH也是矩形,且EF=2BE,则
=___________
(提示:连结BF)

 

 

参考文献: 湖北省教学研究室编著的数学八()《练习册》

 

引文:人教网《从最佳答案谈思考问题的角度》 赵国瑞

 

个人简介:男,39岁,中学一级教师,任教初中数学多年,有一定的教学经验。

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