平面几何 · 面积模型

燕尾模型

用两次等高面积比,把内部面积连接到底边分段。

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01

四块面积怎样联系?

在非退化三角形 ABC 中,D 严格在 BC 内部,O 严格在 AD 内部。连接 BO、CO。已知 S(ABO)=24、S(ACO)=36、S(BOD)=16(同一面积单位),BD=10 个长度单位。求 DC、S(COD) 和 AO:OD。

同一题的有限步骤推导

左侧对应三角形右侧对应三角形
ABCDO

第1步 / 共6步:核对内部点

D 在 BC 内部,O 在 AD 内部。先确认共线与点的顺序,再使用面积比。

02

前置、目标与明确的图形约定

前置:三角形面积公式、同高时面积比等于底边比、比的化简及比例运算。学习目标:识别内部连线,逐对指出共高,证明面积转换,正向求边与逆向求内部线段。

记 S(XYZ) 为三角形 XYZ 的普通面积。本页约定 A、B、C 不共线,B—D—C 与 A—O—D 各自共线且按此顺序排列,所以四块面积均为正。AD 不必垂直 BC,也不必是角平分线或中线。

这是项目中的 S班拓展编排,先掌握等高面积比,再学内部连线的比例转换;不表示当地官方课纲,也不声称为六年级上学期必学。

03

为什么成立:两边乘同一个数

  1. 先比较下方:BOD 与 COD 以 BD、DC 为底,顶点同为 O,底所在直线同为 BC,高相同。因此 S(BOD)/S(COD)=BD/DC。
  2. 再比较左侧:ABO 与 BOD 以 AO、OD 为底,顶点同为 B,高是 B 到直线 AD 的距离。因此 S(ABO)/S(BOD)=AO/OD。
  3. 右侧同理:ACO 与 COD 以 AO、OD 为底,顶点同为 C。右侧的高可与左侧不同,但这一对内部等高,故 S(ACO)/S(COD)=AO/OD。
  4. 消去共同倍率:设 k=AO/OD>0,x=S(BOD),y=S(COD)。上方两块分别为 kx、ky,故 kx/ky=x/y=BD/DC。

S(ABO) : S(ACO) = S(BOD) : S(COD) = BD : DC

AO : OD = S(ABO) : S(BOD) = S(ACO) : S(COD)

还可把同一倍率的两项相加:AO:OD=[S(ABO)+S(ACO)]:S(BOC)。若 BD:DC=m:n、AO:OD=p:q,且总面积 S(ABC)=T,则四块面积分别为:

m、n、p、q、T 均为正数
区域占总面积的比例
ABOm/(m+n) × p/(p+q)
ACOn/(m+n) × p/(p+q)
BODm/(m+n) × q/(p+q)
CODn/(m+n) × q/(p+q)

比例乘以 T 才是实际面积;四个比例之和为1。该表由左右分割和上下共同倍率得出,不把长度比直接当面积占比。

04

完整例题:正向求边,逆向求线段比

本页例题与练习均为自拟教学题,沿用上述内部点约定。

例题一 · 回到开头的具体问题

上方24与36,下方左侧16,BD长10

三角形 ABC 中,D 在 BC 内部,O 在 AD 内部。S(ABO)=24、S(ACO)=36、S(BOD)=16,面积单位相同;BD=10。求 DC、S(COD)、AO:OD、S(ABC)。

  1. 由燕尾比例,BD:DC=24:36=2:3,所以 DC=10×3÷2=15 个长度单位。
  2. 下方同样为2:3,所以 S(COD)=16×3÷2=24 个面积单位。
  3. 以 AO、OD 为底的左侧面积比给出 AO:OD=24:16=3:2。核对右侧36:24=3:2。
  4. 四块拼成原三角形:S(ABC)=24+36+16+24=100。S(BOC)=16+24=40,上下总面积60:40也等于3:2。

例题二 · S班结构变式:未知面积先补齐

已知上方30与45、右下18,反求AO:OD

同样的内部点图形中,S(ABO)=30、S(ACO)=45、S(COD)=18,面积单位相同。求 S(BOD)、AO:OD、S(ABC);并判断能否确定 AD 的实际长度。

  1. 上方面积比30:45=2:3,等于BD:DC与下方的BOD:COD。因此 S(BOD)=18×2÷3=12。
  2. 右侧共高,AO:OD=45:18=5:2;左侧30:12也是5:2。
  3. 总面积30+45+12+18=105。上下总面积比75:30=5:2,检验一致。
  4. 无法确定 AD 的实际长度。面积及分割比不足以固定边长;对整个图形水平拉长、竖直压短且保持面积,可保持这些面积与比值,却改变 AD 长度。

若另给 AD=14,才有 AO=14×5/7=10、OD=14×2/7=4。不要由5:2擅自写成5厘米和2厘米。

05

迁移练习

练习一 · 从两组线段比求四块面积

ABC 非退化,D 在 BC 内部,O 在 AD 内部。BD:DC=3:5,AO:OD=2:1,S(ABC)=96平方厘米。求四块面积。

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ABD 与 ACD 同高,面积分别为96×3/8=36、96×5/8=60平方厘米。左侧ABO:BOD=2:1,故 ABO=36×2/3=24、BOD=36×1/3=12。右侧同理,ACO=40、COD=20,单位均为平方厘米。

核查:24+40+12+20=96;24:40=12:20=3:5,24:12=40:20=2:1。

练习二 · 给下方总面积,逆向分组

同样的内部点图形中,S(ABO)=18、S(ACO)=30、S(BOC)=32平方厘米。求 S(BOD)、S(COD)、AO:OD 及 S(ABC)。

展开完整解析

下方两块面积比18:30=3:5,总和32。所以 S(BOD)=32×3/8=12、S(COD)=32×5/8=20平方厘米。AO:OD=18:12=3:2,也等于30:20。

S(ABC)=18+30+32=80平方厘米。注意 S(BOC) 已包括 BOD 和 COD,求总面积时不能再把两块重复加一次。

06

反例与边界:看起来像燕尾还不够

O不在AD上,即使仍在ABC内部也会失效

取 A(0,6)、B(0,0)、C(10,0)、D(4,0)、O(5,2)。此时 D 在 BC 内部,O 在 ABC 内部,但不在 AD 上。因为 AD 上高度为2的点横坐标为8/3,不是5。

AB 是长6的竖直线段,O到AB的距离为5,所以 S(ABO)=6×5÷2=15。S(ABC)=10×6÷2=30,S(BOC)=10×2÷2=10;因此 S(ACO)=30−15−10=5。上方面积比为3:1,底边比却是4:6=2:3。只保留内部点,缺少共线条件,结论仍可能错误。

D=B或C、O=A或D 时会产生零面积,某些比值分母为零,不属于本页定理。D 或 O 在线段外部时,区域的拼接与减法可能改变,需重新讨论普通面积或有向面积,不能直接照搬本页四块分割表。

套比例前逐项核对
易错修正
图形长得像就套模型确认 B—D—C、A—O—D 的共线与内部顺序。
ABO与ACO高相同本证明先比较下方,再比较左、右两对;不假设 B、C 到 AD 的距离相同。
AO:OD等于BD:DC它们控制不同方向;例1分别为3:2与2:3。
比例数就是实际边长已知总长度或其中一段长度,才能确定尺度。

回顾:认点位 → 下方等高得底边比 → 左右两对共底线得共同倍率 → 消去倍率 → 按问题求面积或线段。动画帮助观察,以上推导才是证明。

07

逐章回看

完整文字稿默认展开;标题时间来自实际音频,点击标题可定位对应讲解。

三角形ABC中,D在BC内部,O在AD内部。连接BO和CO。

怎样把上方两块的面积比,换成底边BD与DC的长度比?

先看下方:三角形BOD与COD,底边同在BC上,顶点都是O。

它们等高,所以面积比等于BD比DC。本例是二比三。

再看左边:以AO和OD为底,顶点同为B,所以面积比等于AO比OD。

右边同理。上方两块,分别是下方对应面积的同一个倍数。

因此,ABO比ACO,也等于BD比DC。沿AD移动O,这个比不变。

若上方面积分别是二十四和三十六,BD长十,DC有多长?

底边比为二比三,所以DC等于十乘三除以二,得到十五。

注意:O偏离AD,上下两边就不再共享同一个倍率,结论可能失效。

燕尾只是图形的名字。先核对点的位置,用等高面积比推导,再计算。

08

学习与图示说明

图形按统一坐标构造共线与面积关系,不凭屏幕测量推定长度或角度。左侧绿色与右侧暖棕色仅帮助认区域,所有关系同时以文字和符号标明。动态反例采用单独坐标,不沿用原题面积。

结论由三角形面积公式独立推导,题目为自拟;精确算术核验与图形坐标核验保留在本主题制作记录。视频与分章时间使用同一真实音频时间轴。下载视频 · 下载完整离线包。