如圖,在正方形ABCD内有一點P,PB=27,PD=23,求三角形PAC的面積。
有人會問了,正方形的邊長是多少啊?題目是不是少條件啊?
題目沒問題。事實上,“沒告訴邊長”這一事實,本身就是一個關鍵的條件 。後面再說為什麼。
回到原題,思考一下。
1,
2,
3,
可直接看出,答案應該是(27^2-23^2)/4,平方差公式立得,面積是50。
先說常規思路。
計算三角形面積,無非兩個方法:直接法和間接法。
直接法就是利用三角形面積公式,底×高/2,三斜求積(海倫-秦九韶公式),正弦求積,行列式求積,矢量法求積等等,直接計算三角形面積。從本題來看,三角形PAC無論哪一條邊、哪一個角都是未知數,顯然不太适合用直接法。
間接法,或者叫割補法,尤其适合不規則圖形的面積計算。本題中,三角形PAC,可以說是一種“不規則”的三角形,采用割補法,顯然有
三角形PCD和PAD是比較規則的三角形,面積用底乘高除以2即可。
過P點作CD的垂線,垂足E,作AD的垂線,垂足F,作AB的垂線,垂足為G。設正方形ABCD的邊長是a,PE=x,PF=y。
那麼根據勾股定理,有
前兩個式子相減,得
于是
再來思考一下這道題,之前說過,“沒告訴邊長”這一事實,本身就是一個關鍵的條件。什麼意思呢?意思就是邊長無論等于多少,三角形PAC的面積都是一個定值。
一般性包含于特殊性之中,特殊性蘊含了一般性。
隻需要考慮一種三角形PAC的面積很容易計算的特殊情況,比如說,P點落在邊AD上。
如圖,P點在AD上
仍然設正方形邊長為a(就隻有這一個未知條件了),利用勾股定理,有
第一個式子心算一下,很容易就得到a^2-23a=(27^2-23^2)/2,從而三角形的面積是(27^2-23^2)/4=50.
比較一下兩種思路,第一種常規思路,找準方向,步步為營,适合絕大多數題目,需要紮實的數學功底和比較豐富的解題經驗。第二種則利用特殊性解題,比較适合不需要過程的填空、選擇題。其實這也可以加以推廣,對完全約束的幾何題目,也就是邊、角、點都限制死了,相對位置不能變動,就可以采用草稿紙按比例縮小、尺規作圖,再量出未知參數,最後等比例放大的方法,得到所求參數。對于沒有完全約束的幾何題目,可以采用“一般性包含于特殊性之中,特殊性蘊含了一般性”這一哲學思想,隻需要對特殊的簡單情形進行求解計算即可。
最後,感謝評論區的朋友(@光明指引我)想出的更簡單的方法:令P點位于對角線BD上
此時,三角形PAC是等腰三角形,底邊AC=BD=PB PD=50,高PH=(PB-PD)/2=2,面積=50*2/2=50.
受到這個方法的啟發,小編發現P點甚至可以在正方形的外部,題目中的結論仍然成立。隻需要考慮特殊情形,P點在BD的延長線上:
此時,三角形PAC仍是等腰三角形,底邊AC=BD=PB-PD=4,高PH=(PB+PD)/2=25,于是面積=25*4/2=50.
真是意想不到呢!
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