數(shù)學(xué)教學(xué)(3)——用平行與面積進(jìn)入2000年前的幾何世界

沒(méi)有數(shù)學(xué)公式的幫助,我很難傳遞出我心里的數(shù)學(xué)的旋律之美?!撂偾?/h1>

的確是這樣的,單說(shuō)理論,數(shù)學(xué)真的是枯燥無(wú)味的,而用公式闡述這些枯燥的東西再合適不過(guò)了,而且相等的優(yōu)美,比如圓周率π是一個(gè)神奇的數(shù)字,而數(shù)字e也是一個(gè)神奇的數(shù)字,e=(1+\frac{1}{n} )^n ,其中n→∞(無(wú)窮大)

π≈3.14159265……e≈2.71828……

兩個(gè)看似毫無(wú)交集的數(shù)字,竟然有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系,比如,歐拉公式,比如他們的冪之間的聯(lián)系:

π^4+ π^5≈e^6

是巧合嗎?

代數(shù)如此,幾何更是如此,2000多年前的公元1世紀(jì),古希臘數(shù)學(xué)家梅涅勞斯提出一個(gè)定理:

定理內(nèi)容:如圖1所示,如果一條直線與ABC的三邊AB、BC、CA或其延長(zhǎng)線交于F、D、E點(diǎn),則:\frac{BF}{FA} \cdot \frac{AE}{EC} \cdot \frac{CD}{BD} =1

圖1

證明方法一:如圖2

圖2

過(guò)點(diǎn)A作AGBC交DF的延長(zhǎng)線于G,根據(jù)平行線截線段成比例,得:

\frac{AF}{BF} =\frac{AG}{BD} ,\frac{CE}{EA} =\frac{DC}{AG} ,\frac{BD}{CD} =\frac{BD}{CD}

上面三個(gè)式子相乘,整理得:

\frac{BF}{FA} \cdot \frac{AE}{EC} \cdot \frac{CD}{BD} =1

證明方法2:過(guò)A作FD平行線,交BC延長(zhǎng)線于點(diǎn)M,與法1類(lèi)似,不再贅述.

證明方法3:如圖3所示,連接CF、AD,根據(jù)“兩個(gè)三角形等高時(shí)面積之比等于底邊之比”的性質(zhì)有:

圖3

AF:FB =SADF:SBDF,

BD:DC=SBDF:SCDF,

CE:EA=SCDE:SADE=SFEC:SFEA=(SCDE+SFEC):(SADE+SFEA)=SCDF:SADF

上面三個(gè)式子相乘得(AF:FB)×( BD:DC)×(CE:EA)=(SADF:SBDF)×(SBDF:SCDF)×(SCDF:SADF)=1

此定理的逆命題也是成立的:

若有三點(diǎn)F、D、E分別在的邊AB、BC、CA或其延長(zhǎng)線上,且滿(mǎn)足\frac{BF}{FA} \cdot \frac{AE}{EC} \cdot \frac{CD}{BD} =1,則F、D、E三點(diǎn)共線。

利用這個(gè)逆定理,可以判斷三點(diǎn)共線.

寫(xiě)在最后:學(xué)習(xí)幾何時(shí)要重視平行線的妙用及面積法的使用,面積法非常的實(shí)用且廣泛:比如勾股定理的證明上,等腰三角形從底板引兩腰的垂線段的長(zhǎng)度之和等于腰上的高、等邊三角形內(nèi)部任一點(diǎn)到三邊垂線段的長(zhǎng)度等于高等等的證明上都有所用處。

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