4-2-3任意四边形、梯形与相似模型.题库教师版

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4-2-3 任意四边形、梯形与相似模型 题库 page 1 of 31 板块一 任意四边形模型 任意四边形中的比例关系(“蝴蝶定理”):

S4

S3

S2

S1

O

D

CBA

①1243::SSSS或者1324SSSS②1243::AOOCSSSS 蝴蝶定理为我们提供了解决不规则四边形的面积问题的一个途径.通过构造模型,一方面可以使不规则四边形的面积关系与四边形内的三角形相联系;另一方面,也可以得到与面积对应的对角线的比例关系.

【例 1】 (小数报竞赛活动试题)如图,某公园的外轮廓是四边形ABCD,被对角线AC、BD分成四个部分,△AOB面积为1平方千米,△BOC面积为2平方千米,△COD的面积为3平方千米,公园由陆地面积是

6.92平方千米和人工湖组成,求人工湖的面积是多少平方千米?

OD

CB

A 【分析】 根据蝴蝶定理求得3121.5AODS△平方千米,公园四边形ABCD的面积是1231.57.5平方千米,所以人工湖的面积是7.56.920.58平方千米

【巩固】如图,四边形被两条对角线分成4个三角形,其中三个三角形的面积已知,求:⑴三角形BGC的面积;⑵:AGGC?

例题精讲 任意四边形、梯形与相似模型 4-2-3 任意四边形、梯形与相似模型 题库 page 2 of 31

ABC

DG321

【解析】 ⑴根据蝴蝶定理,123BGCS,那么6BGCS; ⑵根据蝴蝶定理,:12:361:3AGGC.

【例 2】 四边形ABCD的对角线AC与BD交于点O(如图所示).如果三角形ABD的面积等于三角形BCD的面积的13,且2AO,3DO,那么CO的长度是DO的长度的_________倍.

ABCDO HGABCDO 【解析】 在本题中,四边形ABCD为任意四边形,对于这种”不良四边形”,无外乎两种处理方法:⑴利用已

知条件,向已有模型靠拢,从而快速解决;⑵通过画辅助线来改造不良四边形.看到题目中给出条件:1:3ABDBCDSS,这可以向模型一蝴蝶定理靠拢,于是得出一种解法.又观察题目中给出的已知条件是面积的关系,转化为边的关系,可以得到第二种解法,但是第二种解法需要一个中介来改造这个”不良四边形”,于是可以作AH垂直BD于H,CG垂直BD于G,面积比转化为高之比.再应用结论:三角形高相同,则面积之比等于底边之比,得出结果.请老师注意比较两种解法,使学生体会到蝴蝶定理的优势,从而主观上愿意掌握并使用蝴蝶定理解决问题. 解法一:∵::1:3ABDBDCAOOCSS, ∴236OC, ∴:6:32:1OCOD. 解法二:作AHBD于H,CGBD于G.

∵13ABDBCDSS,

∴13AHCG, ∴13AODDOCSS, ∴13AOCO, ∴236OC, ∴:6:32:1OCOD.

【例 3】 如图,平行四边形ABCD的对角线交于O点,CEF△、OEF△、ODF△、BOE△的面积依次是2、4、4和6.求:⑴求OCF△的面积;⑵求GCE△的面积.

OGF

E

D

CBA

【解析】 ⑴根据题意可知,BCD△的面积为244616,那么BCO△和CDO的面积都是1628, 4-2-3 任意四边形、梯形与相似模型 题库 page 3 of 31

所以OCF△的面积为844; ⑵由于BCO△的面积为8,BOE△的面积为6,所以OCE△的面积为862, 根据蝴蝶定理,::2:41:2COECOFEGFGSS,所以::1:2GCEGCFSSEGFG,

那么11221233GCECEFSS.

【例 4】 图中的四边形土地的总面积是52公顷,两条对角线把它分成了4个小三角形,其中2个小三角形的面积分别是6公顷和7公顷.那么最大的一个三角形的面积是多少公顷?

767

6

E

DC

BA

【解析】 在ABE,CDE中有AEBCED,所以ABE,CDE 的面积比为()AEEB:()CEDE.同理有ADE,BCE的面积比为():()AEDEBEEC.所以有ABES×CDES=ADES×BCES,也就是说在所有凸四边形中,连接顶点得到2条对角线,有图形分成上、下、左、右4个部分,有:上、下部分的面积之积等于左右部分的面积之积. 即6ABES=7ADES,所以有ABE与ADE的面积

比为7:6,ABES=7392167公顷,ADES=6391867公顷. 显然,最大的三角形的面积为21公顷.

【例 5】 (2008年清华附中入学测试题)如图相邻两个格点间的距离是1,则图中阴影三角形的面积为 .

CA

BD O

C

ABD

【解析】 连接AD、CD、BC. 则可根据格点面积公式,可以得到ABC的面积为:41122,ACD的面积为:3313.52,

ABD的面积为:42132. 所以::2:3.54:7ABCACDBOODSS,所以44123471111ABOABDSS.

【巩固】如图,每个小方格的边长都是1,求三角形ABC的面积. 4-2-3 任意四边形、梯形与相似模型 题库 page 4 of 31

ABC

DE

【解析】 因为:2:5BDCE,且BD∥CE,所以:2:5DAAC,525ABCS,510277DBCS. 【例 6】 (2007年人大附中考题)如图,边长为1的正方形ABCD中,2BEEC,CFFD,求三角形AEG

的面积.

ABCDEFG A

BCD

EFG

【解析】 连接EF. 因为2BEEC,CFFD,所以1111()23212DEFABCDABCDSSS.

因为12AEDABCDSS,根据蝴蝶定理,11::6:1212AGGF, 所以6613677414AGDGDFADFABCDABCDSSSSS. 所以1322 21477AGEAEDAGDABCDABCDABCDSSSSSS, 即三角形AEG的面积是27.

【例 7】 如图,长方形ABCD中,:2:3BEEC,:1:2DFFC,三角形DFG的面积为2平方厘米,求长方形ABCD的面积.

ABCDEFG A

BC

DEFG

【解析】 连接AE,FE. 因为:2:3BEEC,:1:2DFFC,所以3111()53210DEFABCDABCDSSS长方形长方形.

因为12AEDABCDSS长方形,11::5:1210AGGF,所以510AGDGDFSS平方厘米,所以12AFDS平方厘米.因为16AFDABCDSS长方形,所以长方形ABCD的面积是72平方厘米.

【例 8】 如图,已知正方形ABCD的边长为10厘米,E为AD中点,F为CE中点,G为BF中点,求三角 4-2-3 任意四边形、梯形与相似模型 题库 page 5 of 31

形BDG的面积. ABCDEFG OABCDEFG 【解析】 设BD与CE的交点为O,连接BE、DF.

由蝴蝶定理可知::BEDBCDEOOCSS,而14BEDABCDSS,12BCDABCDSS,所以

::1:BEDBCDEOOCSS,故13EOEC.

由于F为CE中点,所以12EFEC,故:2:3EOEF,:1:2FOEO. 由蝴蝶定理可知::1:2BFDBEDSSFOEO,所以1128BFDBEDABCDSSS, 那么11110106.2521616BGDBFDABCDSSS(平方厘米).

【例 9】 如图,在ABC中,已知M、N分别在边AC、BC上,BM与AN相交于O,若AOM、ABO和BON的面积分别是3、2、1,则MNC的面积是 .

NMOCB

A

【解析】 这道题给出的条件较少,需要运用共边定理和蝴蝶定理来求解. 根据蝴蝶定理得 31322AOMBONMONAOBSSSS

设MONSx,根据共边定理我们可以得

ANMABMMNCMBCSSSS

,33322312xx,解得22.5x.

【例 10】 (2009年迎春杯初赛六年级)正六边形123456AAAAAA的面积是2009平方厘米,123456BBBBBB分别是正六边形各边的中点;那么图中阴影六边形的面积是 平方厘米.