殷永梅 侯承慧
在華文出版社出版的《思維風暴》第282頁上有一道名為“勘測員”的世界思維名題.題目大意是:有一塊如圖1所示的土地,要用一條直線把它分割成面積相等的兩部分,應如何確定出直線的位置?為解題方便,不妨設圖中小正方形邊長為a.書上給出了一個簡捷明了的答案,答案的正確性無可厚非.
仔細分析看到這一題目,我們認為答案并非唯一,應該還有其他答案.圍繞“分割成面積相等的兩部分”這一基本要求,對此題有多少題解進行了探索,按照由特殊到一般的思路,發(fā)現(xiàn)此題的答案有無限多個.
下面簡述我們的解法和得到的結論:
1.頂點法
先確定圖形上某一個角的頂點為所求直線上的一點,再在這個角所對的邊上求出所求直線上的另一個點,過兩點作直線即為所求.
例如:先確定點A,再確定點G(見圖2),設AG分圖1為兩部分相等的直線,只要求出CG即可.
在梯形ABCG中,已知BC=AB=2a,由(AB+CG)BC2=52a2得(2a+CG)·2a2=52a2解之得CG=12a,這樣就確定出了點G的位置,直線AG即為所求.
又如:先確定點B,再求出點H.在直角三角形BCH中,由BC·CH2=52a2得出2a(3a-DH)2=52a2,解之得DH=12a,點H隨之定出,直線BH即為所求(圖2).
同理,可以求得符合題意的直線CK、FR(圖3)、DM、EN(圖4).
2.任點法
先在圖形的周邊上任選一點為所求直線上的點,然后再在圖形某邊上求出另一個點的位置,就可得到所求直線.
例如:如圖5,在BC邊上任取一點P(暫時使BP=29a)為所求直線上的一點,再在圖形的其他邊上求出所求直線的另一點L,直線PL即可求出.
在直角三角形CPL中,由CP·CL2=52a2得1692a(3a-DL)=52a2,解之得DL=316a,點L的位置得以確定,便可求出直線PL的位置.
又如,如圖5,在EF上取一點V為直線上的一點使EV=14a,再在其他邊上求得直線上另外一點Q,直線得以求出.(設點L為過點V與ED平行的直線與CD的交點.)
由DE·EV+(VL+CQ)·CL2=52a2,得出14a·a+(a+CQ)·114a2=52a2,可求得CQ=711a,點Q的位置得以確定,直線VQ的位置得以求出.
3.中點法
把圖形看作左右兩個正方形,過它們的中心O7、O8的連線SW即為所求;也可把圖形看作上下兩個長方形,它們的中心連線O9O10也為所求(見圖6,因矩形的重心在對角線的交點處,所以此法也可稱之為重心法).
4.割補法
在CD上取DH=12a,連接BH即為所求(如圖7).此種解法簡捷明了.