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“黄金分割”考题欣赏

2007.连云港)如图 1,点 C将线段 AB分成两部分,如果,那么称点 C为线段 AB的黄金分割点.

某研究小组在进行课题学习时,由黄金分割点联想到“黄金分割线”,类似地给出“黄金分割线”的定义:直线 l将一个面积为 S的图形分成两部分,这两部分的面积分别为 S 1S 2,如果,那么称直线 l为该图形的黄金分割线.

1)研究小组猜想:在△ ABC中,若点 DAB边上的黄金分割点(如图 2),则直线 CD是△ ABC的黄金分割线.你认为对吗?为什么?

2)请你说明:三角形的中线是否也是该三角形的黄金分割线?

3)研究小组在进一步探究中发现:过点 C任作一条直线交 AB于点 E,再过点 D作直线 DF// CE,交 AC于点 F,连接 EF(如图 3),则直线 EF也是△ ABC的黄金分割线.请你说明理由.

4)如图 4,点 E是□ ABCD的边 AB的黄金分割点,过点 EEF// AD,交 DC于点 F,显然直线 EF是□ ABCD的黄金分割线.请你画一条 ABCD的黄金分割线,使它不经过□ ABCD各边黄金分割点.

分析:本题是一道类比探究问题,首先要理解“黄金分割线”的定义:直线 l将一个面积为 S的图形分成两部分,这两部分的面积分别为 S 1S 2,如果,那么称直线 l为该图形的黄金分割线.

1)要判断 CD是否是△ ABC的黄金分割线,则需要判断 CD将△ ABC分割成的两个三角形的面积是否满足“黄金分割线”的定义;

2)要判断三角形的中线是否也是该三角形的黄金分割线,就需要验证中线分成的两个三角形是否满足“黄金分割线”的定义。

解:( 1)直线 CD是△ ABC的黄金分割线.理由如下:

设△ ABC的边 AB上的高为 h

因为 S ADC= AD· hSBDC= BD· hSABC= AB· h

所以

又因为点 D为边 AB的黄金分割点,所以有.因此

所以直线 CD是△ ABC的黄金分割线.

2)因为三角形的中线将三角形分成面积相等的两部分 s 1s 2,此时,即,所以三角形的中线不可能是该三角形的黄金分割线.

3)因为 DF// CE,所以△ DEC和△ FCE的公共边 CE上的高也相等,

所以有 S DEC= S FCE

设直线 EFCD交于点 G.所以 S DGE= S FGC

所以 S ADC= S四边形 AFGD+ S FGC= S四边形 AFGD+ S DGE= S AEFS BDC= S四边形 BEFC

又因为,所以

因此,直线 EF也是△ ABC的黄金分割线.

4)画法不惟一,现提供两种画法;

画法一:如图 5,取 EF的中点 G,再过点 G作一条直线分别交 ABDCMN点,则直线 MN就是□ ABCD的黄金分割线.

画法二:如图 6,在 DF上取一点 N,连接 EN,再过点 FFM// NEAB于点 M,连接 MN,则直线 MN就是□ ABCD的黄金分割线.