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相似三角形在实际测量中有重要应用。最经典的例子是利用太阳光影测量树的高度。当太阳光照射时,人和树都会产生影子,形成两个相似的直角三角形。由于太阳光线平行,两个三角形的对应角相等,因此三角形相似。根据相似三角形的性质,对应边成比例,即人的高度与人的影长之比等于树的高度与树的影长之比。通过测量人的身高、人的影长和树的影长,就可以计算出树的高度。这种方法简单实用,体现了数学在实际生活中的重要价值。
地图比例尺是相似原理在地理测量中的重要应用。比例尺表示地图上的距离与实际距离的比值关系。例如,比例尺1比10万意味着地图上1厘米代表实际距离10万厘米,即1公里。利用这个比例关系,我们可以根据地图上测量的距离计算实际距离。如果地图上A市到B市的距离是3厘米,那么实际距离就是3厘米乘以10万,等于30万厘米,也就是3公里。同样的原理也适用于面积计算,实际面积等于图上面积乘以比例尺的平方。这种应用在城市规划、交通设计和旅行路线规划中都非常重要。
相似原理在工程建筑模型设计中发挥着重要作用。建筑师在设计建筑物时,通常先制作按比例缩小的模型来展示设计效果。在制作模型时,必须确定合适的比例尺,并严格保持各部分的比例关系。例如,如果选择1比50的比例尺,那么模型中每1厘米代表实际建筑中的50厘米。根据相似三角形的性质,长度比等于相似比k,面积比等于k的平方,体积比等于k的立方。这意味着如果模型的长度是20厘米,那么实际建筑的长度就是20乘以50等于1000厘米,也就是10米。同样地,如果要计算材料用量,就需要考虑体积比,即50的立方等于125000倍的关系。这种精确的比例计算确保了模型能够准确反映实际建筑的各项特征。
现在我们来解析一道关于相似三角形的基础练习题。题目给出在三角形ABC中,DE平行于BC,且AD与DB的比值为2比3,要求AE与EC的比值以及两个三角形的面积比。首先,根据平行线分线段成比例的性质,当DE平行于BC时,有AD比DB等于AE比EC。因此AE与EC的比值也是2比3。接下来计算面积比。由于DE平行于BC,三角形ADE与三角形ABC相似。相似比等于AD与AB的比值。因为AD比DB等于2比3,所以AD比AB等于2比5。根据相似三角形的性质,面积比等于相似比的平方,即2比5的平方,等于4比25。这道题体现了平行线性质和相似三角形面积比计算的重要应用。
接下来我们分析一道中档证明题,展示相似三角形判定方法的灵活运用。题目要求证明在三角形ABC中,当D、E分别是BC、AC上的点,且BD比DC等于2比3,AE比EC等于3比2时,DE平行于AB。证明的关键在于运用分点定理和平行线的判定方法。首先,根据给定条件,点D将BC分成2比3的两段,点E将AC分成3比2的两段。通过坐标计算或比例关系分析,我们可以确定DE与AB具有相同的方向向量或斜率。根据平行线的判定定理,当两条直线的斜率相等时,这两条直线平行。因此可以得出DE平行于AB的结论。这种证明方法体现了几何中比例关系与平行线性质的密切联系,是解决相似三角形问题的重要技巧。