比例中項作圖

比例中項作圖

比例中項作圖是作兩條已知線段的比例中項的簡稱 。作已知兩條線段的比例中項的方法很多,其中常用的方法就是根據相交弦定理推論和切割線定理完成的。

基本介紹

問題“作已知兩條線段的比例中項”相等於問題“作一個正方形,使其面積等於已知矩形的面積?”作已知兩條線段的比例中項的方法很多,其中常用的方法就是根據相交弦定理推論和切割線定理完成的。

註:當矩形的面積和正方形的面積相等時,正方形的邊長是已知矩形兩鄰邊的比例中項。

以下作圖將“作已知兩條線段的比例中項”問題化為“作一個正方形,使其面積等於已知矩形的面積”,其本質是一樣的。“已知兩條線段”即長方形的長和寬,做出來的正方形的邊長即為已知兩條線段的比例中項 。

作圖方法

作法一

圖1 圖1

作法一:

(1)作線段EP=AB;

(2)延長EP到F,使PF= BC;

(3)以EF為直徑作半圓;

(4)過點P作PG⊥EF,交半圓於點G;

(5)以GP為邊長作正方形LMNT。

GP就是作已知兩條線段的比例中項,正方形LMNT就是所求的正方形。

這個求已知兩線段的比例中項的作圖是根據相交弦定理的推論,容易證明上述作法得出的正方形LMNT的面積與已知矩形的面積相等 。

作法二

設矩形ABCD的AB=a,BC=b,正方形LMNT的邊長為x,則有第二種作法:見圖2。

圖2 圖2

作法二:

(1)作線段PE,使PE=a;

(2)線上段PE上截取PF,使PF=b;

(3)過E、F兩點任作⊙O;

(4)過點P作⊙O的切線 PQ,切點是Q;

(5)作正方形LMNT,使LM= MN=NT=TL= PQ。

則PQ就是線段a、b的比例中項,正方形LMNT,就是所求的正方形。

容易看出正方形的邊長等於PQ=x,而線段PQ就是矩形的兩鄰邊的長a,b的比例中項,根據就是切割線定理 。

作法三

作法三:

圖3 圖3

(1)作線段EF=a,如圖3所示;

(2)線上段EF上截取EP,使EP=b;

(3)以EF為直徑作半圓;

(4)過點P作PQ⊥EF交半圓Q。連結EQ。則EQ就是線段a、b的比例中項。

(5)以EQ為邊長作正方形LMNT,則LMNT就是所求的正方形。

證明:連結FQ。

∵EF是半圓直徑,

∴∠EQF=90°,

∵PQ⊥EF,

比例中項作圖 比例中項作圖

比例中項作圖 比例中項作圖

則EQ就是線段a、b的比例中項,EQ是正方形LMNT的邊長,EP、EF是已知矩形ABCD的邊長,因此正方形LMNT的面積等於矩形ABCD的面積 。

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