【说明】
人教版的初中教材《数学-八年级上册》中介绍了三角形的重心概念和重心定理:三角形的三条中线相交于一点,三角形三条中线的交点叫做三角形的重心.
然而,教材并未提供证明。我们自己动手,用面积公式来证明这一性质。
已知:三角形中,
分别为
边的中点,
与
交于点
,
交
边于点
.
求证: .
【分析】
我们用一个小学级别的问题开局:
图中有几个三角形?
回答这个问题的办法是分类点数再汇总。
大三角形1个:;
小三角形6个:,
,
,
,
,
;
由两个小三角形拼成的三角形3个:,
,
;
由3个小三角形拼成的三角形6个:,
,
,
,
,
;
综上,图中共有16个三角形.
这16个三角形存在什么联系?
图中存在多对共高(或共边)的三角形。例如:以下3对三角形共高:
共高三角形的面积比等于底边之比。因此,由底边(线段)相等可推出面积相等;由面积相等也可以推出线段相等。
由已知条件中的两个中点可以推出几对面积相等的三角形;再利用等量传递可以推出新的面积相等,最后即可推出线段相等。
【证明】
同理可证:
又
. 证明完毕.
【补充说明】
目前的中学教材中对于三角形全等和相似强调得比较多;其实,在分析几何问题时,从面积的角度思考常常有意想不到的效果。张景中院士的《新概念几何》提供了更多例子,可供参考。
【应试指南】
至此为止,我们讨论的都是初中范围的问题。可能有人会提出质疑:说好的『用初中数学破解高考题』,高考题在哪呢?
其实,本文想向大家介绍的是一种方法,就是应用面积和体积公式实现转化,面积比可以转化为线段长度之比,体积比可以转化为面积比。
从面积的角度分析几何问题,门槛低,用途广。最近十年的高考数学中,有多个考题可以用上这一方法。
【真题实例】
2018年文科数学全国卷A题18 (立体几何)
2016年文科数学全国卷A题18(立体几何)
2014年理科数学全国卷A题20 (解析几何)