面积计算(二十二)
三角形的面积计算是其他几何图形面积计算的基础。如同初中的几何课程编排一样,先三角形再四边形,这样的逻辑顺序其实从小学就开始了。
事实上,任何一个凸四边形连接其中一条对角线就可以将其分成两个三角形——这就是化归。没错,无处不在的化归又来了。当四边形转化成三角形后,就进入到我们熟悉的作战领域了。
当然,四边形还是有自己的特点。和三角形相比,四边形或者其他多边形有一样东西是三角形所不具备的:对角线。
如果是一些特殊四边形的对角线会有很好的性质,比如互相平分或者互相垂直等等。当然这些结论更多的是用在平面几何的证明,可事实上四边形面积相关的题目中,对角线的作用往往也不可忽视。
例:已知四边形ABCD中,E,F分别是AB和CD的中点,求证:四边形DEBF的面积是四边形ABCD的一半。
先来个下马威——小学生极少碰到证明题,拿到题目懵圈的是大多数。
怎么破题?
其实很好破——这是一道披着证明外衣的计算。那么问题来了:一般四边形的面积怎么算?
很显然除去绘画水平的因素,这个ABCD是个普通的扔在题海中也不值得多看一眼的普通四边形,公式?当然四边形也有类似三角形面积中海伦公式的结论,但是小学生处理根号是不现实的。何况就算知道ABCD的四条边长a,b,c,d,那么DEBF的四条边长该如何用a,b,c,d表示?余弦定理?搞大了吧!
所以必然是分割,而分割的首选是三角形。
有朋友会问:那为什么不是等积变换?找一个图形的面积等于ABCD面积的一半,同时又恰好等于DEBF?
那么平行线作在哪里?之前我们的例子中找一条直线等分任意四边形的面积,如果注意到那条直线的位置其实挺丑陋的,那么也差不多可以放弃等积变换的念头了。
当然,试错是值得的,关键是要知道回头。掌握了基本方法之后,知道什么时候用恐怕比方法本身更重要。如果不能直接判断,走两步弯路之后马上能回到正轨就是好的。
此时我们有三种选择:连AC或者BD或者EF。事实上,你如果想到这里的话,题目就做完了。
凭你的直觉,你觉得这三条应该连哪条?
必然是BD。理由?因为BD既是ABCD的对角线,又是DEBF的对角线,这个理由还不够充分么?
辅助线的作用是什么?
桥梁。既然三条线中,BD恰好能把目标和条件联系在一起,这难道不是最好的辅助线么?我们注意到,E,F分别是AB和CD的中点,因此△AED和△DEB等积,△DBF和△FBC等积,所以四边形DEBF的面积等于△DEB和△DBF的和,恰好是四边形ABCD面积的一半。命题得证。
顺便说一句:这会是个非常好用的结论,因为条件是对任意四边形成立。像这种几乎没什么特殊要求的也要适当记一些,因为没准就会派上大用场。
作为家长,你的归纳总结能力应该是高过孩子的,你的作用就是帮助孩子逐步地归纳总结出一般性的规律,比如辅助线的作用,就是把那些杂乱无章的条件给联系起来,把不同的图形联系起来,像这种指导性的意见在这个阶段很大程度上是你的工作哟,否则孩子刷再多的题,也只是提升熟练度,而不是提高了数学水平。