中考几何进阶 辅助线法则(27)黄金分割 金三角与三角函数计算
本文闲聊一下某些角度的正弦计算,以为趣事。
初中几何中,有一个著名的定理叫黄金分割定理。从哲学意义上讲,这个定理体现了整体和部分的对称美。
【对称】
尽管关于对称大家很熟悉了,但对初中学生而言,依然主要是感性的认知。事实上,对称原理是科学的一个基本原理。
广义的对称是这样定义的:凡 变化过程中保持不变的,名对称,或称为(过程的)对称性。
从黄金分割定理来初步了解一下对称性,并从金三角体会其惊奇的能量。
【黄金分割定理】
如图线段AB内一点G,如果满足
则称G为线段AB的黄金分割点。
令AB=1,BG=x,则
解中的
称为黄金分割数,对应的G点为黄金分割点。与其对应的
也可以叫黄金分割数。
另一个解,则是线段AB的外分割点,这里就不多说了。
【顶角36°金三角】
其底边长与腰长之比等于黄金分割数。
如图,顶角36°的等腰△ABC,腰长AB=AC=1,底边BC=x,作底角∠ABC的平分线BD,交AC于D。
由角平分线定理:
由Rt△ABE:
由Rt△ADF:
【顶角108°金三角】
其腰长与底边长度之比是黄金分割数。可由三角形相似加以证明。
由金三角构成金五星
既包含了顶角36°的黄金三角形,也包含了顶角108°的黄金三角形。
【一个神奇的三角恒等式】
这一段,纯粹因为感觉这个恒等式比较奇妙,它把24°、30°、54°、84°的正弦相互联系起来。在玩金三角时,偶然发现,拿出来大家一起欣赏一下。
54°正弦与30°正弦的乘积,等于这两角和的正弦与这两角差的正弦的乘积:
这个恒等式反映了某些线段比之间存在的奇妙关系。基于金三角54°正弦的结果以及两角和差公式,通过计算很容易证明:左端=(√5 1)/8=右端。
你发现,理论上,6°的整倍数角,都可以基于金三角的结果加以手动计算,这些角度是:6°(84°)、12°(78°)、18°(72°)、24°(66°)、30°(60°)、36°(54°)、42°(48°)。
进一步,恒等式对应的几何图形也比较有趣,有时间再和各位探讨。
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