小学生算术题🧮纷争第七弹🤕

昨晚吃饭的时候,七舅说起 @卓卓 的一道小学六年级数学题他做不出来,还看了一眼我,说「我看你也做不出来」。哼~~

已知 S_{\triangle ADE} + S_{\triangle EFC} = 6\overline{AE} = 3,且 \square_{BDEF} 为正方形,求 \overline{EC}

\begin{cases} \frac{\overline{AD}}{\overline{DE}} = \frac{\overline{EF}}{\overline{FC}} \\ \frac{1}{2} \overline{AD} \overline{DE} + \frac{1}{2} \overline{EF} \overline{FC} = 6 \\ \overline{AD} ^2 + \overline{DE} ^2 = \overline{AE} ^2 \end{cases}

x = \overline{AD} , y = \overline{FC}, h = \overline{DE} = \overline{EF},那么解个方程就出来了啊?

\begin{cases} \frac{x}{h} = \frac{h}{y} \\ \frac{1}{2} x h + \frac{1}{2} h y = 6 \\ x^2 + h^2 = 3^2 \end{cases}

可问题在于,我手工解不出来这个高次方程:

\begin{cases} x = \sqrt{9 - h^2} \\ y = \frac{h^2}{x} = \frac{h^2}{\sqrt{9 - h^2}} \end{cases}, ∴ h (\sqrt{9 - h^2} + \frac{h^2}{\sqrt{9 - h^2}}) = 12

两边平方,得:

h^2 (9 - h^2 + 2 \sqrt{9- h^2} \frac{h^2}{\sqrt{9 - h^2}} + \frac{h^4}{9 - h^2}) = 12^2

即:

h^2 (9 + h^2 + \frac{h^4}{9 - h^2}) = 12^2

呃🤔~~这 ™ 怎么解?通分?

\begin{align} \frac{h^2}{9 - h^2} ((9 - h^2)(9 + h^2) + h^4) &= 12^2 \\ \frac{h^2}{9 - h^2} (9^2 - h^4 + h^4) &= 12^2 \\ \frac{h^2 9^2}{9 - h^2} &= 12^2 \\ 9^2 h^2 &= 12^2 \times 9 - 12^2 h^2 \\ (9^2 + 12^2) h^2 &= 12^2 \times 3^2 \\ h^2 &= \frac{12^2 \times 3^2}{15^2} \\ h &= \frac{4 \times 3}{5} \end{align}

其实我现场没化简出来,回家以后不甘心,跑了下 Mathematica :

可当时还是不会手工解😭,于是问了下朋友圈大神,@健腾 一下就搞定了😱:

\frac{x}{h} = \frac{h}{y} \stackrel{\text{def}}{=} t,则 \begin{cases} x = t h = t^2 y \\ h = t y \end{cases} ,代入后两式 \begin{cases} h (x + y) = 12 \\ x^2 + h^2 = 9 \end{cases},得:

\begin{cases} t y (t^2 y + y) &= t y^2 (t^2 + 1) &= 12 \\ t^4 y^2 + t^2 y^2 &= t y^2 (t^2 + 1) t &= 9 \end{cases}

t = \frac{3}{4} 😱!这 ™ 是怎么想出来的!我又陷入了沉思~~


附:题图的 TikZ 代码

\documentclass[tikz]{standalone}
\usepackage{draculatheme}
\usepackage{tikz}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}
        \coordinate (A) at (0, 21/5);
        \coordinate (B) at (0, 0);
        \coordinate (C) at (28/5, 0);
        \coordinate (D) at (0, 12/5);
        \coordinate (E) at (12/5, 12/5);
        \coordinate (F) at (12/5, 0);

        \draw [fill, teal!30] (A) -- (D) -- (E) -- cycle;
        \draw [fill, teal!30] (E) -- (F) -- (C) -- cycle;
        \draw (B) -- (D) -- (E) -- (F) -- cycle;
        \draw (A) -- (B) -- (C) -- cycle;

       \foreach \i/\pos in {A/above, B/below, C/below, D/left, E/above right, F/below} {
            \fill (\i) circle (2pt) node [\pos] at (\i) {$\i$};
        }
\end{tikzpicture}
\end{document}

Ref:

  1. 一道小学二年级算术题🧮引发的纷争🤣
  2. 一道小学四年级算术题🧮引发的纷争🤣
  3. 小学生算术题🧮纷争第三弹🤕
  4. 一道算术题🧮背后的算法迭代
  5. 小学生算术题🧮纷争第四弹🤕
  6. 小学生算术题🧮纷争第五弹🤕
  7. 小学生算术题🧮纷争第六弹🤕
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