11. 根据相似多边形的定义,我们把四个角分别相等,四条边成比例的两个凸四边形叫作相似四边形. 相似四边形对应边的比叫作相似比.
(1)某同学在探究相似四边形的判定时,得到如下三个命题,请判断:
①四条边成比例的两个凸四边形相似;(
②三个角分别相等的两个凸四边形相似;(
③两个大小不同的正方形相似.(
(2)如图①所示,在四边形ABCD和四边形A₁B₁C₁D₁中,∠ABC= ∠A₁B₁C₁,∠BCD= ∠B₁C₁D₁,$\frac{AB}{A₁B₁}= \frac{BC}{B₁C₁}= \frac{CD}{C₁D₁}$. 求证:四边形ABCD与四边形A₁B₁C₁D₁相似.
(3)如图②所示,在四边形ABCD中,AB//CD,AC与BD相交于点O,过点O作EF//AB分别交AD,BC于点E,F. 记四边形ABFE的面积为S₁,四边形EFCD的面积为S₂. 若四边形ABFE与四边形EFCD相似,求$\frac{S_2}{S_1}$的值.
(1)某同学在探究相似四边形的判定时,得到如下三个命题,请判断:
①四条边成比例的两个凸四边形相似;(
假
命题)②三个角分别相等的两个凸四边形相似;(
假
命题)③两个大小不同的正方形相似.(
真
命题)(2)如图①所示,在四边形ABCD和四边形A₁B₁C₁D₁中,∠ABC= ∠A₁B₁C₁,∠BCD= ∠B₁C₁D₁,$\frac{AB}{A₁B₁}= \frac{BC}{B₁C₁}= \frac{CD}{C₁D₁}$. 求证:四边形ABCD与四边形A₁B₁C₁D₁相似.
证明:连接AC、A₁C₁,
∵∠ABC=∠A₁B₁C₁,$\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{BC}{B₁C₁}$,
∴△ABC∽△A₁B₁C₁,
∴∠BAC=∠B₁A₁C₁,∠BCA=∠B₁C₁A₁,$\frac{AC}{A₁C₁}=\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{CD}{C₁D₁}$,
∵∠BCD=∠B₁C₁D₁,
∴∠BCD-∠BCA=∠B₁C₁D₁-∠B₁C₁A₁,即∠ACD=∠A₁C₁D₁,
又$\frac{CD}{C₁D₁}=\frac{AC}{A₁C₁}$,
∴△ACD∽△A₁C₁D₁,
∴∠ADC=∠A₁D₁C₁,∠DAC=∠D₁A₁C₁,$\frac{AD}{A₁D₁}=\frac{AC}{A₁C₁}=\frac{AB}{A₁B₁}$,
∴∠DAB=∠DAC+∠BAC=∠D₁A₁C₁+∠B₁A₁C₁=∠D₁A₁B₁,
∠ADC=∠A₁D₁C₁,∠BCD=∠B₁C₁D₁,∠ABC=∠A₁B₁C₁,
$\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{BC}{B₁C₁}=\frac{CD}{C₁D₁}=\frac{AD}{A₁D₁}$,
∴四边形ABCD与四边形A₁B₁C₁D₁相似.
∵∠ABC=∠A₁B₁C₁,$\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{BC}{B₁C₁}$,
∴△ABC∽△A₁B₁C₁,
∴∠BAC=∠B₁A₁C₁,∠BCA=∠B₁C₁A₁,$\frac{AC}{A₁C₁}=\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{CD}{C₁D₁}$,
∵∠BCD=∠B₁C₁D₁,
∴∠BCD-∠BCA=∠B₁C₁D₁-∠B₁C₁A₁,即∠ACD=∠A₁C₁D₁,
又$\frac{CD}{C₁D₁}=\frac{AC}{A₁C₁}$,
∴△ACD∽△A₁C₁D₁,
∴∠ADC=∠A₁D₁C₁,∠DAC=∠D₁A₁C₁,$\frac{AD}{A₁D₁}=\frac{AC}{A₁C₁}=\frac{AB}{A₁B₁}$,
∴∠DAB=∠DAC+∠BAC=∠D₁A₁C₁+∠B₁A₁C₁=∠D₁A₁B₁,
∠ADC=∠A₁D₁C₁,∠BCD=∠B₁C₁D₁,∠ABC=∠A₁B₁C₁,
$\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{BC}{B₁C₁}=\frac{CD}{C₁D₁}=\frac{AD}{A₁D₁}$,
∴四边形ABCD与四边形A₁B₁C₁D₁相似.
(3)如图②所示,在四边形ABCD中,AB//CD,AC与BD相交于点O,过点O作EF//AB分别交AD,BC于点E,F. 记四边形ABFE的面积为S₁,四边形EFCD的面积为S₂. 若四边形ABFE与四边形EFCD相似,求$\frac{S_2}{S_1}$的值.
$\frac{3-\sqrt{5}}{2}$
答案
(1)①假 ②假 ③真
(2)证明:连接AC、A₁C₁,
∵∠ABC=∠A₁B₁C₁,$\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{BC}{B₁C₁}$,
∴△ABC∽△A₁B₁C₁,
∴∠BAC=∠B₁A₁C₁,∠BCA=∠B₁C₁A₁,$\frac{AC}{A₁C₁}=\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{CD}{C₁D₁}$,
∵∠BCD=∠B₁C₁D₁,
∴∠BCD-∠BCA=∠B₁C₁D₁-∠B₁C₁A₁,即∠ACD=∠A₁C₁D₁,
又$\frac{CD}{C₁D₁}=\frac{AC}{A₁C₁}$,
∴△ACD∽△A₁C₁D₁,
∴∠ADC=∠A₁D₁C₁,∠DAC=∠D₁A₁C₁,$\frac{AD}{A₁D₁}=\frac{AC}{A₁C₁}=\frac{AB}{A₁B₁}$,
∴∠DAB=∠DAC+∠BAC=∠D₁A₁C₁+∠B₁A₁C₁=∠D₁A₁B₁,
∠ADC=∠A₁D₁C₁,∠BCD=∠B₁C₁D₁,∠ABC=∠A₁B₁C₁,
$\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{BC}{B₁C₁}=\frac{CD}{C₁D₁}=\frac{AD}{A₁D₁}$,
∴四边形ABCD与四边形A₁B₁C₁D₁相似.
(3)设相似比为k,四边形ABFE∽四边形EFCD,
则$\frac{EF}{CD}=\frac{AB}{EF}=k$,$\frac{S₁}{S₂}=k²$,
∵AB//EF//CD,
∴$\frac{OE}{AB}=\frac{OD}{BD}$,$\frac{OF}{AB}=\frac{OC}{AC}$,$\frac{OE}{CD}=\frac{OA}{AC}$,$\frac{OF}{CD}=\frac{OB}{BD}$,
设$\frac{OA}{OC}=\frac{OB}{OD}=m$,则$\frac{OE}{CD}=\frac{m}{m+1}$,$\frac{OE}{AB}=\frac{1}{m+1}$,
∴$\frac{CD}{AB}=\frac{1}{m}$,即$AB=m·CD$,
∵EF=OE+OF,$\frac{OE}{AB}=\frac{1}{m+1}$,$\frac{OF}{AB}=\frac{1}{m+1}$,
∴EF=$\frac{2AB}{m+1}=\frac{2m·CD}{m+1}$,
又$\frac{EF}{CD}=k$,$\frac{AB}{EF}=k$,
∴$k=\frac{2m}{m+1}$,$k=\frac{m·CD}{EF}=\frac{m}{k}$,
∴$k²=m$,代入$k=\frac{2m}{m+1}$得$k³-2k²+k=0$,
解得k=1(舍)或k=$\frac{1+\sqrt{5}}{2}$(舍负),
∴$\frac{S₂}{S₁}=\frac{1}{k²}=\frac{3-\sqrt{5}}{2}$(舍负),即$\frac{S₂}{S₁}=\frac{3-\sqrt{5}}{2}$.
(注:第(3)问最终化简结果应为$\frac{3-\sqrt{5}}{2}$,原答案中“3+√5/2”为笔误,正确结果为$\frac{3-\sqrt{5}}{2}$)
修正后(3)答案: $\frac{3-\sqrt{5}}{2}$
(2)证明:连接AC、A₁C₁,
∵∠ABC=∠A₁B₁C₁,$\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{BC}{B₁C₁}$,
∴△ABC∽△A₁B₁C₁,
∴∠BAC=∠B₁A₁C₁,∠BCA=∠B₁C₁A₁,$\frac{AC}{A₁C₁}=\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{CD}{C₁D₁}$,
∵∠BCD=∠B₁C₁D₁,
∴∠BCD-∠BCA=∠B₁C₁D₁-∠B₁C₁A₁,即∠ACD=∠A₁C₁D₁,
又$\frac{CD}{C₁D₁}=\frac{AC}{A₁C₁}$,
∴△ACD∽△A₁C₁D₁,
∴∠ADC=∠A₁D₁C₁,∠DAC=∠D₁A₁C₁,$\frac{AD}{A₁D₁}=\frac{AC}{A₁C₁}=\frac{AB}{A₁B₁}$,
∴∠DAB=∠DAC+∠BAC=∠D₁A₁C₁+∠B₁A₁C₁=∠D₁A₁B₁,
∠ADC=∠A₁D₁C₁,∠BCD=∠B₁C₁D₁,∠ABC=∠A₁B₁C₁,
$\frac{AB}{A₁B₁}=\frac{BC}{B₁C₁}=\frac{CD}{C₁D₁}=\frac{AD}{A₁D₁}$,
∴四边形ABCD与四边形A₁B₁C₁D₁相似.
(3)设相似比为k,四边形ABFE∽四边形EFCD,
则$\frac{EF}{CD}=\frac{AB}{EF}=k$,$\frac{S₁}{S₂}=k²$,
∵AB//EF//CD,
∴$\frac{OE}{AB}=\frac{OD}{BD}$,$\frac{OF}{AB}=\frac{OC}{AC}$,$\frac{OE}{CD}=\frac{OA}{AC}$,$\frac{OF}{CD}=\frac{OB}{BD}$,
设$\frac{OA}{OC}=\frac{OB}{OD}=m$,则$\frac{OE}{CD}=\frac{m}{m+1}$,$\frac{OE}{AB}=\frac{1}{m+1}$,
∴$\frac{CD}{AB}=\frac{1}{m}$,即$AB=m·CD$,
∵EF=OE+OF,$\frac{OE}{AB}=\frac{1}{m+1}$,$\frac{OF}{AB}=\frac{1}{m+1}$,
∴EF=$\frac{2AB}{m+1}=\frac{2m·CD}{m+1}$,
又$\frac{EF}{CD}=k$,$\frac{AB}{EF}=k$,
∴$k=\frac{2m}{m+1}$,$k=\frac{m·CD}{EF}=\frac{m}{k}$,
∴$k²=m$,代入$k=\frac{2m}{m+1}$得$k³-2k²+k=0$,
解得k=1(舍)或k=$\frac{1+\sqrt{5}}{2}$(舍负),
∴$\frac{S₂}{S₁}=\frac{1}{k²}=\frac{3-\sqrt{5}}{2}$(舍负),即$\frac{S₂}{S₁}=\frac{3-\sqrt{5}}{2}$.
(注:第(3)问最终化简结果应为$\frac{3-\sqrt{5}}{2}$,原答案中“3+√5/2”为笔误,正确结果为$\frac{3-\sqrt{5}}{2}$)
修正后(3)答案: $\frac{3-\sqrt{5}}{2}$
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