Презентация "Метод площадей при решении геометрических задач" по математике – проект, доклад

Метод площадей при решении геометрических задач

Выполнил: ученик 10 Б класса МОУ «Лицей №15» им. акад. Ю.Б. Харитона Сулоев Илья Руководитель: Теленгатор С.В.

Саров - 2011г.

Cодержание

Введение

В элементарной математике, самыми трудными считаются геометрические задачи. При решении геометрических задач, как правило, алгоритмов нет, и выбирать наиболее подходящую к данному случаю теорему не просто. Поэтому, желательно в каждой теме выработать какие-то общие положения, которые полезно знать всякому решающему геометрические задачи. Один из алгоритмов решения многих геометрических задач – метод площадей, т.е. решение задач с использованием свойств площадей.

Свойство

Если вершину треугольника передвигать по прямой, параллельной основанию, то площадь при этом не измениться. Доказательство: Рассмотрим ∆ABC и ∆ADC. Они имеют общее основание и равные высоты, так как прямые AC и BD параллельные, то расстояние между ними равно h - высоте ∆ABC и ∆ADC. Если площадь треугольника находится по формуле S=0,5·a·h, то SАВС=0,5·AC·h , SADC=0,5·AC·h, SAEC=0,5·AC·h. Значит, SAEC= SABC =SADC

1

Если два треугольника имеют одинаковые высоты, то отношение их площадей равно отношению длин оснований (сторон, на которые опущены эти высоты). Доказательство: Пусть h₁ = h₂ в двух треугольниках с основаниями a и b. Рассмотрим отношение площадей этих треугольников S1:S2=(0,5·а·h1):(0,5·b·h2). Упростив, получим S1:S2=a:b.

2

Если два треугольника имеют общий угол, то их площади относятся как произведение сторон, заключающих этот угол.

Доказательство: Рассмотрим ∆ABN и ∆MBC с общим углом B , где AB = a, BN = b, MB = a1 и BC = b1. Пусть S1 = SMBC и S = SABN . Используя формулу площади треугольника вида S=0,5absinγ, рассмотрим отношение площадей ∆ABN и ∆MBC . Тогда S1:S=(0,5·a1·b1·sin ∠B):(0,5·a·b·sin∠B). Упростив, получим S1:S=(a1·b1):(a·b).

3

Отношение площадей подобных треугольников равны квадрату коэффициента подобия.

Доказательство: Рассмотрим ∆ABC и ∆MBN. Пусть AB = k·MB, BC = k·NB и ∠ABC = ∠MBN. Используя формулу площади треугольника вида S=0,5·a·b·sin ∠γ, рассмотрим отношение площадей ∆ABC и ∆MBN. Тогда SABC:SMBN = (0,5·AB·BC·sin∠B):(0,5·MB·NB·sin∠B) = (k·NB·k·MB):(MB·NB)=k² .

4

Медиана треугольника делит его на две равновеликие части.

Доказательство: Рассмотрим ∆ABC , где BM – медиана , тогда AM=MC=0,5·AC. Медиана делит треугольник на два равновеликих. Найдем площади треугольников ∆ABM и ∆MBC по формуле S=0,5·a·h. Получим, SАВМ=0,5·AM·h и SМВС= 0,5·MC·h. Значит, SАВМ=SМВС.

5

Медианы треугольника делят его на три равновеликие части.

Доказательство: Рассмотрим ∆ABC. Проведем медианы из всех вершин, которые пересекаются в точке O. Получим треугольники ∆AOB, ∆BOC, ∆AOC. Пусть их площади равны соответственно S1, S2, S3. А площадь ∆ABC равна S. Рассмотрим ∆ABK и ∆CBK, они равной площади, т.к. BK медиана. В треугольнике ∆AOC OK - медиана, значит, площади треугольников ∆AOK и ∆COK равны. Отсюда следует, что S1 = S2. Аналогично можно доказать, что S2 = S3 и S3 = S1 .

6

Средние линии треугольника площади S отсекают от него треугольники площади ¼·S .

Доказательство: Рассмотрим ∆ABC. NM - средняя линия в треугольнике и она равна половине основания AC. Если SABC = S , то SNBM=0,5·NM·h1=0,5· (0,5·AC) ·(0,5·h)=0,25·S. Аналогично, можно доказать, что площади всех треугольников равны одной четвертой части площади ∆ABC.

7

Медианы треугольника делят его на 6 равновеликих частей.

Доказательство: По свойству №7 площади ∆AOB, ∆BOC, ∆AOC равны. По свойству №5 площади ∆AOM, ∆BOM равны. Значит S1 = S6 . Аналогично S2 = S3. Если S1 + S6 = S2 + S3 и 2S1 = 2S2 значит S1 = S2. И так далее. Получим, что все шесть треугольников имеют равные площади и они составляют шестую часть от площади ∆ABC.

8

Утверждение 1 Два треугольника являются равновеликими, если равны их высоты и основания.

Задача 1. Докажите, что диагональ параллелограмма делит его на два равновеликих треугольника.

Решение. Высоты треугольников ABD и BCD равны. AD = BC (по свойству параллелограмма). Тогда в силу утверждения 1 S∆ABD = S∆BCD

Задача 2. На стороне CD параллелограмма ABCD взята произвольная точка Е. Зная, что S∆ABE = S, найдите площадь параллелограмма ABCD.

Решение. Проведем дополнительное построение: КЕ||AD. Тогда из задачи 1 следует, что S∆KBE = S∆CBE, а S∆AKE = S∆ADE. Отсюда, SABCD = 2S.

Задача 3. В параллелограмме ABCD на сторонах AB и CD взяты произвольные точки M и N. Докажите, что площадь четырехугольника KMEN равна площади четырех образовавшихся треугольников.

Решение. Проведем отрезок КЕ. Тогда в силу задачи 2 S∆KME = S∆KMB + S∆MEC, а S∆KNE = S∆AKN + S∆EDN . Отсюда, S∆KMEN = S∆KMB + S∆MEC + S∆KNE + S∆EDN.

Утверждение 2. Медиана треугольника делит его на два равновеликих треугольника.

Задача 4. В параллелограмме ABCD точка К – середина АВ, а L – середина ВС. Зная, что SKBLD = S, найдите SABCD .

Решение. Проведем диагональ ВD. Тогда, исходя из утверждения 2, получим, что SABCD = S.

Задача 5. Докажите, что диагонали параллелограмма делят его на четыре равновеликих треугольника.

Решение. В силу задачи 1 и утверждения 2 будем иметь S∆AOB = S∆BOC = S∆COD =S∆DOA

Задача 6. На продолжении стороны треугольника АВС взята точка D так, что АС = СD. Пусть М – середина стороны АВ, а К – точка пересечения отрезков ВС и МD. Докажите, что площадь треугольника ВКD равна площади четырехугольника АМКС.

Решение. В треугольнике АВD DМ и ВС – медианы. Поэтому S∆AMD =S∆BMD и S∆ACB = S∆CDB. Эти равенства можно записать так: SAMKC+ S∆CKD = S∆СDK + S∆BKD, SAMKC + S∆MBK = S∆CKD + S∆BKD Сложив эти равенства и упростив выражение, получим SAMCK = S∆BKD .

Задача типа С4 на ЕГЭ

Медиана BM ∆ABC равна его высоте AH. Найдите угол MBC.

Решение. Пусть ∠MBC = α . Найдем площадь треугольника АВС двумя способами. Так как медиана ВМ треугольника АВС разбивает его на два равновеликих треугольника, то SABC=2SCBM=2·0,5·BC·BM·sinα=BC·BM·sin α С другой стороны, SABC=0,5·BC·AH. Учитывая, что AH=BM, приравняем площади BC·BM·sin α=0,5·BC·AH. Получаем, что sinα=0,5. Отсюда α=30° или α=150°.

Список литературы.

http://uztest.ru/abstracts/?idabstract=440813 http://artgrafica.net/2010/05/14/free-power-point-templates.html http://uztest.ru/abstracts/?idabstract=814114 http://www.etudes.ru/