對稱變換
【将軍飲馬】
據說古代希臘有一位将軍向當時的大學者海倫請教一個問題:從A地出發到河邊飲馬,再到B地(如圖4.32所示),走什麼樣的路最近?如何确定飲馬的地點?
海倫的方法是這樣的:如圖4.33,設L為河,作AO⊥L交L于O點,延長AO至A',使A'O=AO。連結A'B,交L于C,則C點就是所要求的飲馬地點。再連結AC,則路程(AC CB)為最短的路程。
為什麼呢?因為A'是A點關于L的對稱點,AC與A'C是相等的。而A'B是一條線段,所以A'B是連結A'、B這兩點間的所有線中,最短的一條,所以AC CB=A'C CB=A'B也是最短的一條路了。這就是海倫運用對稱變換,找到的一種最巧妙的解題方法。運用這種辦法,可以巧妙地解決許多幾何問題。
【劃線均分】
通過中心對稱圖形的對稱中心,任意畫一條直線,都可以把原圖形均分成兩個大小、形狀完全相同的圖形。利用這一性質,可以使某些較複雜的問題迅速地解答出來。例如
(1)把圖形(圖4.34)的面積,用一條直線分成相等的兩個部分。
解題時,隻要把這個圖形看成是由兩個矩形(長方形)組成的組合圖形,而矩形既是軸對稱圖形,也是中心對稱圖形, 所以隻要找出兩個對稱中心(對角線交點),利用中心對稱圖形的上述性質,通過兩個對稱中心作一條直線,就能把它的面積分成相等的兩個部分了。如前頁的三種分法都行(如圖4.35所示)。
(2)如圖4.36,長方形ABCD内有一個以O點為圓心的圓,請畫一條直線,同時将長方形和圓分為面積相等的兩個部分。
大家知道,長方形和圓都既是軸對稱圖形,又是中心對稱圖形。長方形的對稱中心是對角線的交點,圓的對稱中心是它的圓心。
根據中心對稱圖形的上述性質,先找出這兩個對稱中心O點和P點(如圖4.37),再過O、P作直線L,此直線L即是所畫的那根直線。
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