1、
从特殊 到一般
------------一个数学问题的研究
(西安美术学院临潼校区 陕西省小学教师培训中心 王凯成 710600)
人教版小学数学课标教材五年级上册第87页第7题是:“把一个三角形分成四个面积相等的三角形,可以怎样分?你能想出几种方法?”
把一个三角形分成四个面积相等的三角形,这涉及到三角形面积的剖分,能找到多少种小学生能理解的剖分方法呢?笔者在文[1]《一个剖分问题的分类研究》中找到了小学生能理解(利用“等底等高的两个三角形等积”的原理)的106种剖分方法. 实
2、际上,还有2种剖分方法,要数形结合,用解析几何的方法.
一、 先找一个实例
为了找到一个实例,首先选择一个特殊的直角三角形,如图1所示. 三角形ABC的A
点与坐标原点重合,B点在x轴的正半轴上,C点在y轴的正半轴上. A、B、C的坐标依次是 A(0,0)、B(4,0)、C(0,2). 则三角形ABC的面积为4. 如图1,设
, . 这时,只要再满足.
如图1,由D、F、A三点共线知:
由E、F、C三点共线知:
由B、D、E三点共线知:
由即知:,或
(由要么推出为负值,要么推出为负值,所以舍去).
由与消去有:
由与消去有:
再由与消去有:,
3、由知,所以,.
变形为:.
由与知:与是的根. 解知:.
(1). 当时,即. 再由知:. 再由知:. 所以D、E、F的坐标为、、.如图1所示.
(2). 当时,=即. 再由知:. 再由知:.所以D、E、F的坐标为、、.如图2所示.
二、 任意直角三角形
把直角顶点A与坐标原点重合即A(0,0),如图1,设B、C、D、E、F的坐标为B(4a,0)、C(0,2c)、D(,)、E()、F(),. 这时已有,所以只要就可以推出.
由D、F、A三点共线知:
由E、F、C三点共线知:
由B、D、E三点共线知:
由知:
由与消去有:
由与消去有:
再由与消去有:
变形为:
4、由与知:与是的根. 解得:.
(1). 当即时,即. 再由知:. 再由知:. 所以D、E、F的坐标为、、. 如图1所示.
(2). 当即时,即. 再由知:. 再由知:.所以D、E、F的坐标为、、. 如图2所示.
三、 任意三角形
对于三角形ABC,不妨设,把A与坐标原点重合即A(0,0),如图3,
设、、、、,
= . 这时已有,所以只要就可以推出.
由D、F、A三点共线知:
由E、F、C三点共线知:
由B、D、E三点共线知:
由知:
由知:
由与消去有:
由与消去有:
再由与消去有:
由与(*)消去有: ,即为
由与知:与是的根.
解方程得: .
(1). 当即时, 即. 再由知: . 再由知:. 再由知: .
所以D、E、F的坐标为、、. 如图3所示.
(2). 当即时,即.再由知: .再由知:.再由知: .
所以D、E、F的坐标为 . 如图4所示.
由以上结论可知:当三角形ABC的坐标是A(0,0)、B(,0)、C(b,c)时,、b、c皆正,若取,或取
,都有:.
所以,把一个三角形分成四个面积相等的三角形,一共有108种剖分方法.
参考文献
1.王凯成,一个剖分问题的分类研究,中学数学教学参考初中版,2011年第7期.