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标题 2012中考数学热点知识归纳 84
内容
    
关于四边形剪拼的探究
    
湖北省襄阳市襄州区黄集镇初级中学 张昌林
    

    
    
    上小学的赵亮放学回家说:“今天的作业是剪图形,老师让剪三角形、正方形、长方形、平行四边形、梯形…,还让把剪好的图形拼成新的图形.”
     
    在帮孩子完成作业的同时,我发现剪拼图形也挺有意思的做了一些研究,下面拿出来与大家分享.
     
     这里讲的“剪”,只能沿直线剪;这里讲的“拼”,指图形拼完后不能有重叠部分,也不能有剩余部分.
    1.平行四边形剪拼成一个三角形.
     
    用“面积不变”的思想,平行四边形变三角形有两大类方法,每一大类都有无数种拼法.如图3,图7.
     
    1.1一般的方法:
     
    如图1,找出AB边中点E,作射线DA、射线CE,两条射线交与点D′.易证△AED′≌△BEC,将△BEC绕点E旋转180°,就和△AED′重合.这样将平行四边形ABCD沿CE剪开就可以拼成一个三角形(△DCD′).
     
    如图2,也可以在BC边上找中点,作法同上.
      
    图1       图2
    那么是否只有这两种做法呢?当然不是,它的做法有无数种呀!下面我们来看一看.
     
    1.2以动态的观点看问题:
     
    如图3,找出AD、BC的中点G、H,而D′点是AB上任意一点(动点),作射线D′G和射线D′H,分别交DC所在的直线于E、F,易证△DGE≌AGD′,△HBD′≌△HCF, 这样平行四边形ABCD就可以拼成一个三角形(△EFD′).
     
    当点D′在AB上移动时,产生的△EFD′也在变化,所以也就产生无数个三角形△EFD′也就有无数种剪拼方法.
      
    图3            图4
     
      
    图5               图6
    1.2.1当点D′在AB上运动到图4位置时,△EFD′为锐角三角形.
     
    1.2.2当点D′在AB上运动到图5位置时,△EFD′为直角三角形.
     
    1.2.3当点D′在AB上运动到图6位置时,△EFD′为等腰(钝角)三角形.
     
    1.2.4当点D′在AB上运动时,△EFD′能否为等边三角形?若不能什么条件下能?
     
    1.3同样以动态的观点看问题,又有以下方法:
     
    该方法实际上是1.1方法的一般化.
    利用剪拼后“面积不变”S=ah=a(2h)还可以有如图7作法.D′点是AB上任意一点(动点),过D′点作D′A′平行且等于DA,易证△EAD≌ED′A′,△FA′D′≌△FCB, 这样平行四边形ABCD就可以拼成一个三角形(△DCA′).
     
    当点D′在AB上移动时,产生的△DCA′也在变化,所以也就产生无数个三角形△DCA′也就有无数种剪拼方法.
     
    同理,也可以将动点D′选在BC(或AD)上,方法原理同上面一样.
    
    图7
    2.平行四边形剪拼成一个特殊四边形.
     
    2.1平行四边形剪拼成长方形
     
    如图8,过A点作AF⊥DC与F.易证Rt△ADF≌Rt△BCE,将△ADF剪下平移到△BCE的位置就拼成了长方形.
    
     图8
    2.2平行四边形剪拼成正方形.
     
    平行四边形剪拼成正方形的过程较复杂,要先将平行四边形拼成长方形,再把长方形拼成正方形.下面通过图像来说明怎么把长方形剪拼成正方形的方法.
     
    用“面积不变”的思路,我们可以将给定的矩形剪拼成正方形,如图9所示.请大家探讨有没有更好的方法.
    
    2.3平行四边形剪拼成梯形.
     
    同样以动态的观点看问题,有下述方法.
     
    用“面积不变”的思路平行四边形变梯形的方法.如图10所示.
     
    点E为BC的中点,F为AB上一动点(F不与A、B两点重合,思考为什么?),易证△FBE≌△GCE,将△FBE剪下使它和△GCE重合即拼成了梯形.(因为是动态的所以有无数种剪拼成梯形的方法.)
     
    2.3.1当F点移动到A点位置时可拼成为三角形即1.1的情况.
     
    2.3.2当F点移动到图11位置时可拼成为直角梯形.
     
    2.3.3当F点移动到图12位置时可拼成为等腰梯形.
     
    2.3.4如图13,另外以点E为AB的中点,G为BC上一动点,G在BC上运动(不包括B、C两点),原理同上也可以剪拼梯形.因为G在BC上运动,所以有无数种剪拼成梯形的方法.特别的当G运动到图13位置时,能剪拼成直角梯形.
    
     
    2.4平行四边形剪拼成任意四边形.
     
    如图14,在平行四边形ABCD的AC边上任取一点E(或者说点E是AC上一动点),过E点作AB的平行线,交BD于点F.在线段EF上任取两点G、H(或者说点G、H是线段EF上两个动点,不能到点E、点F的位置).分别过G、H作AC的平行线,交CD于K,交AB于L,作H点关于AB的反射点H′, 作G点关于CD的反射点G′,易证图中的相关三角形全等,从而得以剪拼成功.(因为是动态的所以有无数种剪拼成梯形的方法.)
    
    3.任意四边形剪拼成平行四边形的方法.
     
    将2.4的过程反过来则就成了将任意四边形剪拼成平行四边形的方法了.
    4.任意四边形剪拼成长方形的方法.
     
    只需要图14中,GG′⊥EF, HH′⊥EF剪拼的结果就是矩形.
    5.梯形的剪拼.
     
    
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