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
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。
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:
(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,
∴
∴
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 。