孫志東

【摘要】本文借助于趙爽弦圖中大小兩個(gè)正方形邊長(zhǎng)之間的關(guān)系，解決了含趙爽弦圖或類(lèi)趙爽弦圖的三個(gè)問(wèn)題.

【關(guān)鍵詞】趙爽弦圖;大小正方形邊長(zhǎng)的關(guān)系;類(lèi)趙爽弦圖

三國(guó)時(shí)期的數(shù)學(xué)家趙爽創(chuàng)制了一幅“勾股圓方圖”（如圖1），他用形數(shù)結(jié)合的方法，給出了勾股定理的一種簡(jiǎn)潔證明，這種證明方法構(gòu)思巧妙，給我們很多啟發(fā).

其實(shí)它是由四個(gè)全等的直角三角形拼成一個(gè)大正方形，中間恰好形成一個(gè)小正方形（如圖2）.

設(shè)Rt△ABE的三邊分別為BE=a，AE=b（b>a），AB=c，則a²+b²=c²，且大、小兩個(gè)正方形的邊長(zhǎng)分別為c，b-a.

抓住趙爽弦圖大、小正方形的邊長(zhǎng)之間的關(guān)系，就抓住了趙爽弦圖的關(guān)鍵特征，可以靈活地來(lái)進(jìn)行解題.下面舉三例來(lái)說(shuō)明其應(yīng)用.

例1如圖3，E，F(xiàn)，G，H分別為正方形ABCD各邊的中點(diǎn)，要使中間陰影部分小正方形的面積為5，則大正方形的邊長(zhǎng)應(yīng)該是（）

由F，H為正方形對(duì)邊BC，AD的中點(diǎn)可知

AF∥CH，

選（C）.

例2如圖4，在△ABC中，∠ACB=90°，以△ABC的各邊為邊分別作正方形BAHI，正方形BCFG，正方形CADE，延長(zhǎng)BG，F(xiàn)G分別交AD，DE于點(diǎn)K，J，連接DH，IJ.圖中兩塊陰影部分面積分別記為S₁，S₂，若S₁：S₂=1：4，四邊形BAHE的面積為27，則四邊形MBNJ的面積為_(kāi)_______.

解大正方形BAHI及其內(nèi)部恰好符合弦圖結(jié)構(gòu)，設(shè)BC=a，AC=b，AB=c，則

所以b²=27，

因?yàn)镾₁：S₂=1：4，

所以a²=4（b-a）²，

因?yàn)镾_MBNJ=S_BGJM+S_△BNG=S_AKGN+S_△BNG

例3如圖5，四邊形EFGH是正方形ABCD的內(nèi)接四邊形，且FH=3，EG=4，四邊形EFGH的面積是5，求正方形ABCD的面積.

解從已知條件看，正方形及其內(nèi)部不是趙爽弦圖，我們不妨構(gòu)造如圖6的“類(lèi)趙爽弦圖”，即分別

過(guò)點(diǎn)E，F(xiàn)，G，H作AB，BC，CD，AD的垂線，得到矩形MPQN.設(shè)PQ=a，PM=b，正方形ABCD的邊長(zhǎng)為x.

由①得（ab）²=（10-x²）²，④

由②③得a²b²=（9-x²）（16-x²），⑤

由④⑤得（9-x²）（16-x²）=（10-x²）²，

即x⁴-25x²+144=x⁴-20x+100，