( 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 1, S 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 D为 AB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 E作 EF// 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 1, S 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· h, S△ BDC= BD· h, S△ ABC= 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 1, s 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 EF与 CD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△ AEF, S△ 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 AB, DC于 M, N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 F作 FM// NE交 AB于点 M,连接 MN,则直线 MN就是□ ABCD的黄金分割线.