模型

鸟头模型:等角的两个三角形面积比

两个三角形只要有一组角相等(或互补),面积比就等于夹这个角的两边乘积之比——不需要平行,也不需要相似。

问题引入

A 字型相似要靠"平行",但有时候题目里根本没有平行线,只是两个三角形共用一个角。

这时仍然有一个漂亮的结论:面积比等于夹这个角的两边乘积之比。因为图形像鸟头,习惯上叫鸟头模型。

动态观察

拖动 D(在 AB 上)与 E(在 AC 上),注意 DE 一般不平行于 BC。

鸟头模型(共角定理)
  1. 拖动 D、E,随便摆出各种位置,让 DE 明显不平行于 BC。
  2. 对照侧栏的 面积比 与 (AD × AE) ÷ (AB × AC) 两行,看它们是否始终相等。
  3. 特别试一下 D 或 E 非常靠近 A 的位置,验证结论在极端情形下依然成立。

规律发现

两个三角形共用一个角(这里是 ∠A),则:

S△ADE : S△ABC = (AD × AE) : (AB × AC)

在 △ABC 中,D 在 AB 上、E 在 AC 上。若 AD : AB = 1 : 2、AE : AC = 1 : 2,则 S△ADE : S△ABC 等于多少?

  • A1 : 4
  • B1 : 2
  • C1 : 8
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由共角定理,面积比 = (AD × AE) : (AB × AC) = (1 × 1) : (2 × 2) = 1 : 4。注意是两个比的乘积,不是 1 : 2。

原理解释

把两个三角形的面积都用"两边夹一角"表示:

  • S△ADE = ½ × AD × AE × sin∠A;
  • S△ABC = ½ × AB × AC × sin∠A。

两式相除,½ 与 sin∠A 都被约掉,只剩下两边的乘积之比:

S△ADE ÷ S△ABC = (AD × AE) ÷ (AB × AC)

只要两边的夹角相等(或互补),sin 值就相同,结论都成立——这正是它与 A 字型的根本区别:不需要平行,也不需要相似。

在 △ABC 中,D 在 AB 上、E 在 AC 上。若 AD : AB = 1 : 3、AE : AC = 1 : 3,则 S△ADE : S△ABC 等于 1 : ?(只填数字)

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面积比 = (1 × 1) : (3 × 3) = 1 : 9,所以填 9。

例题应用

鸟头模型常用来快速算出面积比,尤其是题目给了两边上的比例、却没有任何平行条件的时候。

  1. 找出两个三角形的公共角(或一组相等、互补的角)。
  2. 分别写出夹这个角的两条边。
  3. 把两个三角形的面积比写成两边乘积之比。
  4. 代入已知比例求解;若还要求具体面积,再把其中一个面积设成已知量。

鸟头模型给出的面积比等于什么?

  • A夹等角的两边乘积之比
  • B两三角形周长之比
  • C两三角形对应高之比
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面积比等于夹等角的两条边乘积之比。这是因为两个三角形的面积都可以写成 ½ × 边 × 边 × sin(夹角),相除后 ½ 与 sin 值都约掉。

互动练习

使用鸟头模型时,需要两个三角形相似吗?

  • A不需要,只要角相等或互补
  • B需要 DE ∥ BC
  • C需要两三角形全等
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不需要。共角定理只要求夹角的 sin 值相同(角相等或互补),与是否相似、是否平行都无关。反过来,A 字型相似(需要平行)可以看成它的一个特例。

在本单元的画板上,把 D 拖到 AB 的中点、E 拖到 AC 的中点,此时 DE 变成什么线?面积比是多少?再把这与「中位线」的结论对照一下。

查看答案

参考结论:D、E 都是中点时,DE 是中位线,此时它平行于 BC,图形同时满足 A 字型相似与共角定理。面积比 = (1 × 1) : (2 × 2) = 1 : 4,与 A 字型「面积比 = 相似比的平方」(相似比 1 : 2 → 面积比 1 : 4)完全一致——两条路径殊途同归。

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