师:同学们,大家好。上节课我们学习了相似三角形的性质定理,一起回忆下。相似三角形三条重要线段之比都等于相似比,而且我们还进行了推广,相似三角形所有对应线段之比都等于相似比。今天这节课,我们继续研究相似三角形的其他性质。对于一个具体三角形,除了三边、三角以及中线、高线、角平分线这些重要线段,还有什么可研究的呢?
生:周长和面积。
师:对,由上节课经验,我们提出猜想,相似三角形的周长比、面积比也会是相似比吗?如图,三角形ABC相似于三角形A'B'C',若相似比为k,那么周长比值是多少呢?大家想想。
生:因为两个三角形相似,三条对应边比值都是k,利用等比性质可得周长之比是k。
师:非常好。再来研究面积之比,求面积得确定底边,选定BC和B'C',作出它们边上的高。因为两三角形相似,对应边比、对应高比都是相似比。写出两个三角形面积算式,约去1/2,拆开分式,就得到面积比是k2。面积比是相似比的平方,和之前预想不同,为什么周长比是k,面积比却是k2呢?谁能解释下?
生:周长是对应线段的和,面积是对应线段的积。
师:没错,于是我们得到了性质定理后两条:相似三角形周长比等于相似比,面积比等于相似比的平方。为更好理解定理,看个简单问题。如图,三角形ABC中,D、E分别是两边中点,那么三角形ADE和三角形ABC周长比、面积比各是多少?大家先分析关键信息。
生:两个中点连线是中位线,平行于第三边且是第三边一半,由平行得相似,相似比是1 : 2,所以周长比是1 : 2,面积比是1 : 4。
师:很好,DE把三角形分成上下两部分,这两部分面积之比是多少呢?
生:把上方三角形ADE看作一份,整个三角形ABC是4份,下面四边形是3份,面积之比是1 : 3。
师:现在更改D、E位置,将DE从中点变成三等分点,此时周长比和面积比又是多少呢?
生:把AD看成两份,DB是一份,AB是3份,AD与AB比值是2/3 。因为DE平行BC,两三角形相似,周长比是对应边比2/3 ,面积比是对应边比的平方4/9。
师:那此时上下两部分面积之比呢?
生:把上面三角形看作4份,整个三角形是9份,下面四边形是5份,面积之比为4 : 5。
师:我们知道一条线段有两个三等分点,现在给出另外一对三等分点M、N 。把M点放在线段AB中是三等分点,放在线段AD上是中点。这道题其实是把刚才两小题合二为一了,一起解决。
生:由题意三条线段AM、MD、DB相等,因为平行得到三个三角形相似,小三角形和中间三角形面积比是1 : 4,小三角形和整个三角形面积比是1 : 9。把最小三角形看作一份,中间四边形是3份,下方四边形是5份,面积之比是1 : 3 : 5。
师:刚才讨论的是已知线段比推导面积比,现在逆向思考,如果给出面积之比,能求出对应线段比吗?
生:依据平行得相似,面积比是对应边之比的平方,选择AD和AB,因为上下两部分面积相等,上面三角形ADE和整个三角形面积之比是1 : 2,开方后对应边之比是1 : √2,再依据线段和差得到最终比值是√2 + 1。
师:小结下,这里线段DE把三角形分成上下两部分,面积比是1 : 1,点D把线段AB分成上下两部分,线段之比是√2 + 1 : 1。继续引申,如果三角形改成四边形,还是一条平行线段把四边形分成面积相等两部分,求左边线段比值,大家思考下。
生:构造三角形,连接AC或BD分割,或延长左右对边补三角形。连接AC,EF平分面积条件价值不大,AB和CD平行线段比值条件也不好用,所以选择延长DA和BC,交点为O。由平行线传递性得到三条线段平行,三个三角形相似。最小三角形OAB和最大三角形ODC相似比是1 : 3,面积比是1 : 9,把OAB面积看作一份,大三角形ODC面积是9份,四边形ABCD面积是8份。因为EF平分四边形面积,上下两个小四边形面积各是4份。三个三角形面积之比是1 : 5 : 9,对应边之比是1 : √5 : 3,设OA为k,OE是√5k,OD为3k,根据线段和差得到AE和ED,最终比值是(√5 + 1)/2 。
师:AE长是(√5 - 1)k,DE长是(3 - √5)k,较短线段DE与较长线段AE比值是多少?
生:(√5 - 1)/2 ,点E是线段AD的黄金分割点。
师:接着讨论,DE和BC平行,三角形ADE和三角形BDE面积比是1 : 4,这两个三角形相似吗?
