中国数学奥林匹克问题你能求出正方形的面积吗?

平露看课程学习 2024-10-23 15:15:23

我看了这个问题大约十秒钟。

我知道如果要求正方形的面积,我只需要求出一边的长度。这就是我被难住的地方!

怎样求正方形的边?

我很想在评论中看到您的方法!

提示:思考一下勾股定理

拿起笔和纸,开始解这个谜题吧。如果你得到了 144/25 平方单位,那就击掌吧!你是个数学明星,但请继续关注,看看我们的方法是否匹配。如果你答错了,别着急,跟着我一起来吧!

你准备好了吗?让我们开始吧!

当我尝试解决时,我想到两件事:第一,勾股定理;第二,相似三角形。

在我们进一步讨论之前,让我们先在形状上标记几个点。

图片来自作者

如果我们能够得到三角形的高,我们就能得到正方形的高。

我们如何实现这个目标?

勾股定理是我们的首选!想想任何一个直角三角形,比如说三角形 AFC。我们知道它的两条边,所以我们可以安全地应用勾股定理来求第三条边。太棒了!

根据勾股定理,斜边的平方等于另外两边的平方和。

图片来自作者

考虑三角形 AFC,AC 是斜边,如果我们应用定理,我们有:

这给了我们:

这意味着:

因此,三角形的高为4 个单位。太棒了!

由于正方形的高度是总高度的一部分,我们能否利用这些信息来确定正方形的高度?让我们看看!

图片来自作者

显然,三角形 ABC 是等腰三角形。为什么?因为三角形的两条边相等。

仔细观察图形。有两个三角形——ADE 和 ABC。

这些三角形相似。为什么?因为角度相同。

由于它们相似,这意味着三角形AGE和AFC相似,并且它们具有相同的对应边比。

我们将正方形的高度标记为 x。

如果正方形的高度为x,则线 AG 为4-x(因为总高度为 4)。

图片来自作者

GF 是x,DE 是x(正方形的性质),因此 GE 是(1/2)x

由于三角形AGE和AFC相似,因此它们具有相同的对应边比。

这意味着

4:3 = (4-x): (1/2)x

从这里开始,我们有:

好了!我们找到了正方形的边。真棒!

我们还需要什么?什么都不需要!

正方形一边的平方等于它的面积!

因此正方形的面积 (12/5)² = 144/25 平方单位!

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