巧用「一半模型」解決平行四邊形中的面積問題

2021-01-08 米粉老師說數學

例.如圖,點E是平行四邊形ABCD內部的一個點,AF//BE,DF//CE,連接AE,DE.

(1)求證是:△BCE≌△ADF;

(2)設平行四邊形ABCD的面積為S,四邊形AEDF的面積為T,求S:T的值.

【分析思路】

(1)從題目條件看,△BCE≌△ADF只有一個現成條件:BC=AD,題目條件是平行線,故考慮尋找角相等的條件。如證∠FAD=∠EBC,從圖1給的兩組平行線的圖形位置上看,這兩個角不屬於「三線八角」,即與AF與BE、AD與BC這兩組平行線形成不了直接的三種角「同位角、內錯角、同旁內角」,故此題一定要添輔助線,且添的輔助線要達到這樣的作用:這是條「截線」,它能讓AF與BE、AD與BC這兩組平行線能出現「三組八角」的圖形。只要我們能找到這個「阻礙點」,問題就好解決了,延長BE交AD於點G即能達到破解阻礙,同樣,延長CE交AD於點M,也能破解∠FDA與∠ECB不是平行線的「三線八角」的情形。如圖2.

(2)題目沒有給出一個數據,卻要求出平行四邊形ABCD與四邊形AEDF的面積比,依解題經驗可以得出這樣的一個判斷或思考方向:無需求出它們各自的面積,而是找出這兩個四邊形面積關係,這就讓我們聯想到了平行四邊形除公式法求面積外,還有一種求面積的模型----「一半模型」,如圖3,過E作PQ//AD,易得:△AED是平行四邊形APQD面積的一半,△BCE的面積是平行四邊形PBCQ面積的一半,即△AED與△BCE的面積和是平行四邊形ABCD面積的一半,而由△BCE≌△ADF可知△BCE與△ADF面積相等,△AED是平行四邊形ABCD與四邊形AEDF的重疊部分,故可以得出四邊形AEDF的面積是平行四邊形面積的一半。

這裡要注意一點,平行四邊形面積的「一半模型」不是定理,在解答題中要給出證明過程,所以,上面只是分析思路,解題步驟上會有所不同。

【解題過程】

(1)分別延長BE、CE交AD於點G、M,∵AF//BE,∴∠FAD=∠1,

∵AD//BC,∴∠1=∠EBC,∴∠FAD=∠EBC;

∵DF//CE,∴∠FDA=∠2,

∵AD//BC,∴∠2=∠ECB,∴∠FDA=∠ECB;

∵四邊形ABCD是平行四邊形,∴AD=BC,

∴△BCE≌△ADF(SAS)

(2)過點E作平行四邊形ABCD的高HG,則△AED的面積=AD×HE÷2,

△BCE的面積=BC×GE÷2,∴

△AED的面積+△AED的面積=AD×HE÷2+BC×GE÷2=BC×HG÷2,

∵S= BC×HG,

∴△AED的面積+△AED的面積=S/2,

∵△BCE≌△ADF,∴△BCE與△ADF的面積相等,

∴T=△AFD的面積+△AED的面積=△BCE的面積+△AED的面積=S/2,

即S:T=2.

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