競賽講座07
--面積問題和面積方法
基礎(chǔ)知識
1.面積公式
由于平面上的凸多邊形都可以分割成若干三角形,故在面積公式中最基本的是三角形的面積公式.它形式多樣,應(yīng)在不同場合下選擇最佳形式使用.
設(shè)△ , 分別為角 的對邊, 為 的高, 、 分別為△ 外接圓、內(nèi)切圓的半徑, .則△ 的面積有如下公式:
(1) ;
(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 2.面積定理
(1)一個圖形的面積等于它的各部分面積這和;
(2)兩個全等形的面積相等;
(3)等底等高的三角形、平行四邊形、梯形(梯形等底應(yīng)理解為兩底和相等)的面積相等;
(4)等底(或等高)的三角形、平行四邊形、梯形的面積的比等于其所對應(yīng)的高(或底)的比;
(5)兩個相似三角形的面積的比等于相似比的平方;
(6)共邊比例定理:若△ 和△ 的公共邊 所在直線與直線 交于 ,則 ;
(7)共角比例定理:在△ 和△ 中,若 或 ,則 .
3.張角定理:如圖,由 點出發(fā)的三條射線 ,設(shè) , , ,則 三點共線的充要條件是:
.
例題分析
例1.梯形 的對角線 相交于 ,且 , ,求 例2.在凸五邊形 中,設(shè) ,求此五邊形的面積.
例3. 是△ 內(nèi)一點,連結(jié) 并延長與 分別交于 ,△ 、△ 、△ 的面積分別為40,30,35,求△ 的面積.
例4. 分別是△ 的邊 和 上的點,且 ,求△ 的面積的最大值.
例5.過△ 內(nèi)一點引三邊的平行線 ∥ , ∥ , ∥ ,點 都在△ 的邊上, 表示六邊形 的面積, 表示
△ 的面積.求證: .
例6.在直角△ 中, 是斜邊 上的高,過△ 的內(nèi)心與△ 的內(nèi)心的直線分別交邊 和 于 和 ,△ 和△ 的面積分別記為 和 .求證: .
例7.銳角三角形 中,角 等分線與三角形的外接圓交于一點 ,點 、 與此類似,直線 與 、 兩角的外角平分線將于一點 ,點 、 與此類似.求證:
(1)三角形 的面積是六邊形 的面積的二倍;
(2)三角形 的面積至少是三角形 的四倍.
例8.在△ 中, 將其周長三等分,且 在邊 上,求證: .
例9.在銳角△ 的邊 邊上有兩點 、 ,滿足 ,作 , ( 是垂足),延長 交△ 的外接圓于點 ,證明四邊形 與△ 的面積相等.
三.面積的等積變換
等積變換是處理有關(guān)面積問題的重要方法之一,它的特點是利用間面積相等而進行相互轉(zhuǎn)換證(解)題.
例10.凸六邊形 內(nèi)接于⊙ ,且 , ,求此六邊形的面積.
例11.已知 的三邊 ,現(xiàn)在 上取 ,在 延長線上截取 ,在 上截取 ,求證: .
例12. 在 內(nèi),且 ∽ ,求征: 例13.在 的三邊 上分別取點 ,使 , ,連 相交得三角形 ,已知三角形 的面積為13,求三角形 的面積.
例14. 為圓內(nèi)接四邊形 的 邊的中點, 于 , 于 , 于 ,求證: 平分 .
例15.已知邊長為 的 ,過其內(nèi)心 任作一直線分別交 于 點,求證: .
例16.正△ 正△ , , , , ,
, .求證: .
例17.在正 內(nèi)任取一點 ,設(shè) 點關(guān)于三邊 的對稱點分別為 ,則 相交于一點 .
例18.已知 是正六邊形 的兩條對角線,點 分別內(nèi)分 ,且使 ,如果 三點共線,試求 的值.
例19.設(shè)在凸四邊形 中,直線 以 為直徑的圓相切,求證:當且僅當 ∥ 時,直線 與以 為直徑的圓相切.
訓(xùn)練題
1.設(shè) 的面積為10 , 分別是 邊上的點,且 若 ,求 的面積.
2.過 內(nèi)一點作三條平行于三邊的直線,這三條直線將 分成六部份,其中,三部份為三角形,其面積為 ,求三角形 的面積.
3.在 的三邊 上分別取不與端點重合的三點 ,求證: , 中至少有一個的面積不大于 的面積的 .
4.銳角 的頂角 的平分線交 邊于 ,又交三角形的外接圓于 ,過 作 和 邊的垂線 和 ,垂足是 ,求證:四邊形 的面積等于 的 面積.
5.在等腰直角三角形 的斜邊 上取一點 ,使 ,作 交 于 ,求證: .
6.三條直線 互相平行, 在 的兩側(cè),且 間的距離為 , 間的距離為1,若正 的三個頂點分別在 上,求正 的邊長.
7.已知 及其內(nèi)任一點 ,直線 分別交對邊于 ( ),證明:在 這三個值中,至少有一個不大于2,并且至少有一個不小于2.
8.點 和 分別在 的邊 和 上,點 和 將線段 分為三等分,直線 和 分別與邊 相交于點 和 ,證明: .
9.已知P是 內(nèi)一點,延長 分別交對邊于 ,其中 , ,且 ,求 之值.
10.過點P作四條射線與直線 分別交于 和 ,求證:
.
11.四邊形 的兩對對邊的延長線分別交 ,過 作直線與對角線 的延長線分別 ,求證: .
12. 為 的重心,過 作直線交 于 ,求證: .
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