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一、试题呈现:
(2011陕西)在梯形ABCD中AD∥BC,AD=3BC=7且对角线AC⊥BD.求梯形ABCD的面积的最大值?
解析:本题是一道纯数学问题。以学生熟悉的梯形面积为载体,涉及梯形面积公式,两平行线之间的距离。从题目的解答要求看:本题给出的图形是动态的即梯形的高是变化的。从题目蕴含思想来看具备数形结合,问题转化,整体思想等。
二、解法初探
已知梯形上下底求梯形的最大面积,说明梯形的高是变化.如图:过点D作DE∥AC交BC的延长线于点E梯形ABCD的面积等于直角三角形DBE的面积。问题又转化为:已知直角三角形的斜边,求斜边上的最大高(进而求这个直角三角形最大面积)。
1、(如图)构造直角三角形。发现直角三角形斜边上的最大高为斜边的一半(半径)即等腰直角三角形面积最大.则上梯形的最大高为上下两底之和的一半。
2、如图:引入参数角a,则角a的邻边的长为角a的余弦与斜边的积。
则斜边上的高为:角a的余弦与斜边的积再乘角a的正弦。当角a等于45度时高最大,面积也最大。即等腰直角三角形面积最大。
3、如图设两直角边分别为a,b,则面积为a,b乘积的一半。由勾股定理得a2+b2=c2及几何平均数a2+b2≥2ab,当a=b时面积最大。即等腰直角三角形面积最大。
结论:①已知直角三角形的斜边,斜边上的最大高为斜边的一半。且这个三角形为等腰直角三角形。
②已知直角三角形的斜边,且这个直角三角形面积最大值为斜边平方的一半。
三、推理验证
已知梯形的上,下底,问梯形的最大面积即求梯形的最大高。说明梯形的高是变化的。事实上梯形的高为上下两底之间的距离,即图形中两直角三角形斜边上的高之和是变化的。分别计算出两直角三角形斜边上高的最大值可得梯形高的最大值,进而得梯形的最大面积。
四、拓展延伸
(如图)可将原图中的对角线夹角改为50度,其它条件不变。求最大面积?同样可过点D作DE∥AC交BC的延长线于点E梯形ABCD的面积等于三角形DBE的面积。问题又转化为:已知三角形的一边及这条边的对角,求这条边上的最大高(进而可求这个三角形最大面积)例:三角形的一边长为10及这条边的对角为50度,求这条边上的最大高?同样可构造符合条三角形。发现当底边为10,顶角为50度的等腰三角形时高最大。
结论:①已知三角形的一边及这条边的对角,这条边上的最大高为这边的一半除以这个角一半的正切值。且这个三角形为等腰三角形。
②已知三角形的一边及这条边的对角,这个三角形最大面积为这边平方除以这个角一半的正切值的4倍。且这个三角形为等腰三角形。
(2011陕西)在梯形ABCD中AD∥BC,AD=3BC=7且对角线AC⊥BD.求梯形ABCD的面积的最大值?
解析:本题是一道纯数学问题。以学生熟悉的梯形面积为载体,涉及梯形面积公式,两平行线之间的距离。从题目的解答要求看:本题给出的图形是动态的即梯形的高是变化的。从题目蕴含思想来看具备数形结合,问题转化,整体思想等。
二、解法初探
已知梯形上下底求梯形的最大面积,说明梯形的高是变化.如图:过点D作DE∥AC交BC的延长线于点E梯形ABCD的面积等于直角三角形DBE的面积。问题又转化为:已知直角三角形的斜边,求斜边上的最大高(进而求这个直角三角形最大面积)。
1、(如图)构造直角三角形。发现直角三角形斜边上的最大高为斜边的一半(半径)即等腰直角三角形面积最大.则上梯形的最大高为上下两底之和的一半。
2、如图:引入参数角a,则角a的邻边的长为角a的余弦与斜边的积。
则斜边上的高为:角a的余弦与斜边的积再乘角a的正弦。当角a等于45度时高最大,面积也最大。即等腰直角三角形面积最大。
3、如图设两直角边分别为a,b,则面积为a,b乘积的一半。由勾股定理得a2+b2=c2及几何平均数a2+b2≥2ab,当a=b时面积最大。即等腰直角三角形面积最大。
结论:①已知直角三角形的斜边,斜边上的最大高为斜边的一半。且这个三角形为等腰直角三角形。
②已知直角三角形的斜边,且这个直角三角形面积最大值为斜边平方的一半。
三、推理验证
已知梯形的上,下底,问梯形的最大面积即求梯形的最大高。说明梯形的高是变化的。事实上梯形的高为上下两底之间的距离,即图形中两直角三角形斜边上的高之和是变化的。分别计算出两直角三角形斜边上高的最大值可得梯形高的最大值,进而得梯形的最大面积。
四、拓展延伸
(如图)可将原图中的对角线夹角改为50度,其它条件不变。求最大面积?同样可过点D作DE∥AC交BC的延长线于点E梯形ABCD的面积等于三角形DBE的面积。问题又转化为:已知三角形的一边及这条边的对角,求这条边上的最大高(进而可求这个三角形最大面积)例:三角形的一边长为10及这条边的对角为50度,求这条边上的最大高?同样可构造符合条三角形。发现当底边为10,顶角为50度的等腰三角形时高最大。
结论:①已知三角形的一边及这条边的对角,这条边上的最大高为这边的一半除以这个角一半的正切值。且这个三角形为等腰三角形。
②已知三角形的一边及这条边的对角,这个三角形最大面积为这边平方除以这个角一半的正切值的4倍。且这个三角形为等腰三角形。