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我们来分析一个关于矩形纸片对折的几何问题。给定一张长为a、宽为b的矩形纸片,其中a大于b。我们需要将这张纸片对折两次,得到一张小矩形纸片。问题是:要使小矩形纸片与原矩形纸片相似,原矩形的边长a和b应该满足什么条件?
分析对折两次的不同方式。第一种方式是长边对折一次,然后短边对折一次,得到尺寸为a/2乘以b/2的小矩形。第二种方式是长边连续对折两次,得到尺寸为a/4乘以b的小矩形。第三种方式是短边连续对折两次,得到尺寸为a乘以b/4的小矩形。我们需要分析哪种情况下小矩形与原矩形相似。
现在分析相似条件。矩形相似要求长边与短边的比值相等。原矩形的长宽比是a除以b。情况1得到的小矩形长宽比仍然是a除以b,所以总是相似的。情况3得到的小矩形长宽比是4a除以b,不等于原比值,所以不相似。情况2需要进一步分析a/4与b的大小关系。
重点分析情况2。当小矩形尺寸为a/4乘以b时,如果a/4小于b,那么长边是b,短边是a/4。此时长宽比是4b除以a。要使小矩形与原矩形相似,需要4b/a等于a/b。通过交叉相乘得到a的平方等于4b的平方,因此a等于2b。我们可以验证:当a等于2b时,a/4等于b/2,确实小于b,条件成立。
综合以上分析,我们得出结论。情况1总是相似,情况3不可能相似,而情况2只有在a等于2b时才相似。因此,要使对折两次后得到的小矩形与原矩形相似,原矩形的边长必须满足a等于2b这个条件。这样,无论采用哪种对折方式,都能保证小矩形与原矩形相似。