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尺规作图之作比例线段

(2019-04-11 15:53:00)
分类: 数学

1.已知三条线段a、b、c,求作其第四比例线段。

方法一

尺规作图之作比例线段
作法:

1.以任意点A为端点,作成任意角度的两条射线;

2.在其中一条射线上顺次截取AB、BC,分别等于a、b;

3.在另一条射线上截取AD=c;

4.连接BD;

5.过C作BD的平行线,交射线AD于E点。

DE即为所求。

证明:

因为CE与BD平行,

所以AB:BC=AD:DE。(平行线分线段成比例)

得证。

方法二

尺规作图之作比例线段
作法:

1.作线段BAC,使AB=b,AC=c;

2.以A为端点,向任意方向作线段AD=a;

3.连接CD,

4.作BC、CD的垂直平分线,交于O点;

5.以O为圆心,OB为半径作圆;

6.延长DA,交圆O于E点。

AE即为所求。

证明:

因为O是B、C、D、E的垂直平分线的交点,

所以OB=OC=OD=OE,(垂直平分线上的点到线段端点距离相等)

即B、C、D、E都在圆O上,

所以AD:AB=AC:AE。(相交弦定理)

得证。


2.作线段a、b的比例中项。

方法一

尺规作图之作比例线段
作法:

1.作线段ABC,使AB=a,BC=b;

2.以AC为直径作半圆;

3.过B作BD垂直于AC,交半圆于D;

4.连接BD。

BD即为所求。

证明:

连接DA、DC。

因为AC是直径,

所以角ADC是直角。(直径所对的圆周角是直角)

又因为BD与AC垂直于B,

所以BD2=AB×BC。(射影定理)

得证。(亦可用相交弦定理等多种方法证明)

方法二

尺规作图之作比例线段
作法:设a>b。

1.过任意一点A作射线,在其上同向截取AB=a,AC=b;

2.以AB为直径作半圆;

3.过C作AB的垂线,交半圆于D;

4.连接AD。

AD即为所求。

证明:

连接BD。

因为ACB是直径,

所以角ADB是直角。(直径所对的圆周角是直角)

又因DC与AB垂直,

所以AD2=AC×AB。(射影定理)

得证。(亦可用多种等效方法证明)


3.对线段AB黄金分割。

尺规作图之作比例线段
作法:

1.过B点作AB的垂线;

2.在垂线上截取一点C,使BC=AB/2;

3.连接AC;

4.以C为圆心,CB为半径作圆,交AC于D;

5.以A为圆心,AD为半径作圆,交AB于E。

点E即为所求。(AE是其中较大的一段)

证明:

设AB全长为1,所求点到A的距离为x,则

x/1=(1-x)/x,即x2+x-1=0。

由勾股定理易证点E满足上述方程。


4.求到两定点A、B距离之比等于a:b的点的集合(设a>b)。

尺规作图之作比例线段
尺规作图之作比例线段
作法:

1.连接AB并延长;

2.以A为端点,任意方向作射线;

3.在该射线上顺次截取AC=a,CD=b;

4.连接BD;

5.过C作CE平行于BD,交AB于E;

6.在射线上顺次截取AC'=a-b;

7.连接C'B;

8.过C作CE'与C'B平行,交AB的延长线于E';

9.以EE'为直径作圆。

该圆即为所求。

证明:

设满足要求的点是F。

要保证FA/FB=a:b=AE:EB,则FE是三角形AFB的内角平分线,

且FE'是三角形AFB的外角平分线,(角平分线分对边成比例的逆命题)

即角1=角2,角3=角4,

所以,角1+角3=90度。

因此,点F在以EE'为直径的圆上。(直径所对圆周角为直角)

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