小学数学竞赛必备 梯形蝴蝶定理的证明



小学数学竞赛必备 梯形蝴蝶定理的证明


蝴蝶模型,是平面图形中常用的五个模型之一,其特点是通过边与面积的关系来解决问题 。对于初学者来说,最重要的是理解什么是燕尾模型并熟记它的特征,蝴蝶模型分为任意四边形和梯形中的蝶形 。
一.蝴蝶模型的相关知识1.定义: 如图,在任意凸四边形ABCD中,AC,BD相较于点O,形成的图形形似蝴蝶而被称为蝴蝶模型 。其中存在的比例关系被称为蝴蝶定理 。
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2.核心:比例模型有:
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二、蝴蝶模型的原理剖析如图,在任意凸四边形ABCD中,AC,BD相交于O点,则有三角形AOD与三角形AOB有相同的高,所以S△AOB:S△AOD=OB:OD,即S1:S2=OB:OD 。
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三、蝴蝶模型的方法运用蝴蝶模型解题四部曲:
第一步:观察:图中是否有蝴蝶模型
第二步:构造:蝴蝶模型
第三步:假设:线段长度或图形面积
第四步:转化:将假设的未知数转化到已知比例中计算
【例1】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?
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解析:
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【例2】如图所示,BD、CF将长方形ABCD分成4块,△DEF的面积是4平方厘米,△CED的面积是6平方厘米 。问:四边形ABEF的面积是多少平方厘米?
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解析:
①观察:图中不存在蝴蝶模型
②构造:连接BF,则梯形BFDC中存在蝴蝶定理比例关系:S△BEF:S△FED=S△BEC:S△DEC=BE:DE 。
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③假设:设三角形BCE的面积为a 。
【小学数学竞赛必备 梯形蝴蝶定理的证明】④转化:图中三角形BFD和三角形CFD同底等高,所以S△BFD=S△CFD,所以S△BFE-S△FDE=S△CFD-S△FED,即S△BFE=S△DEC=6 。所以由S△BEF:S△FED=S△BEC:S△DEC得:4:6=6:a 。得a=9 。所以三角形BEC的面积为9,长方形ABCD的面积为(6+9)×2=30 。四边形ABEF的面积为30-4-6-9=11 。

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