小清來找Z老師,對一道中考試題的解有不同的看法.這是2006年內(nèi)江市的一道中考試題[注]:某廣告公司準(zhǔn)備設(shè)計形狀為梯形的廣告牌,要求梯形的四條邊長分別為1米、4米、4米、5米,則該廣告牌的面積為____平方米.提供的答案是6 .
小清說:當(dāng)上、下底分別為1米、5米時,這是一個腰長為4的等腰梯形,它的面積是6 平方米.但我可以搭成另一個梯形,它的上、下底分別為1米、4米,兩腰長為4米、5米,這是一個直角梯形,與題意不矛盾,而它的面積是10平方米.因此本題應(yīng)有兩解,該書所提供的答案不完整.
Z老師說:你在研究中考題時,不迷信提供的答案,勤于思考,這種精神值得倡導(dǎo).本題是否還有其它解呢?
小清說:我只是覺得四條邊構(gòu)成一個梯形的可能性較多,試一試,發(fā)現(xiàn)還有另一種情況存在,沒有作進一步的探究.
Z老師說:在解決有關(guān)梯形的問題時,常將它化歸為三角形的問題,如圖1,若選定兩線段為底,這兩條線段的差與余下的兩條線段若能構(gòu)成三角形,那么這四條線段就能構(gòu)成梯形.因此構(gòu)成梯形的問題的實質(zhì)是構(gòu)成三角形.
第一種情況,選1、4為底,其差為4-1=3,另外兩條線段長是4、5,因為3+4>5,能構(gòu)成三角形,這就是你發(fā)現(xiàn)的第二解的情況;第二種情況,選1、5為底,其差是5-1=4,另外兩條線段長是4、4,因為4+4>4,能構(gòu)成三角形,這就是參考書所提供解的情況;第三種情況,選4、5為底,兩底的差為5-4
=1,另外兩條線段的長為1、4,因為1+1<4,不能構(gòu)成三角形.
小清插話說:還有第四種情況,選4、4為底.
Z老師說:請你想一想,什么叫梯形?
小清頓悟,說:這種情況不需要考慮.(為什么?請你思考.)
Z老師說:現(xiàn)在我們可以斷言,本題有且僅有兩解.由于各種情況的討論都類同,我設(shè)計了如下的表格,直接填寫,既方便又準(zhǔn)確.
下面請你解一道題:用四條線段a=14,b=13,c=9,d=7作為四條邊,構(gòu)成一個梯形,則在所構(gòu)成的梯形中,中位線的長的最大值是______ .
小清想了想,列表如下:
中位線的長的最大值是10.5.
Z老師說:你做得很好.但我有一點建議,本題是求中位線長的最大值,因此對于后兩種情況,其實可不予考慮.因為能否構(gòu)成梯形都已不影響本題的結(jié)果.
構(gòu)成多邊形的問題,通常轉(zhuǎn)化為構(gòu)成三角形的問題.不妨再看一道題:一個四邊形各邊長都是整數(shù),且它的任意三條邊都不能構(gòu)成三角形,求這個四邊形周長的最小值.
小明沉思了一會,說:邊長為整數(shù)的四邊形周長的最小值是4,即邊長為1的正方形,但三條邊1,1,1,能構(gòu)成三角形,不合題意.因此設(shè)第三條邊長為x,與前兩條邊不能構(gòu)成三角形,所以有1+1≤x,即x≥2,x應(yīng)是大于或等于2的整數(shù),取其最小值2.同理,對于第四條邊y,應(yīng)滿足1+2≤y,即y≥3,取最小值3.這時四邊形的周長為1+1+2+3=7,這就是所求的周長的最小值.
Z老師說:你注意考慮極端情況,并逐步調(diào)整,分析得很透徹.請問滿足條件的四邊形有多少個?
小清說:應(yīng)該有無數(shù)個,這是由于四邊形的不穩(wěn)定性.
Z老師說:對.下面再請你考慮一個問題:一個四邊形的四條邊長都是整數(shù),由小到大依次為5、6、11、x,且它的任意三條邊都不能構(gòu)成三角形,求x的取值范圍.
小清說:因為5+6=11,所以5、6、11不能構(gòu)成三角形,x為最大邊,只要6
+11≤x,即x≥17.那么x與這三邊中的任意兩邊都不能構(gòu)成三角形.
小清停了停,心想難道x的取值范圍就是大于或等于17的整數(shù)?問題會這樣簡單嗎?不可能.小清在紙上畫了畫,原來如此!小清接著說:由于x還必須滿足x<5+6+11即x<22,所以本題x的取值應(yīng)為17,18,19,20,21.
Z老師說:由于兩點之間以連結(jié)這兩點的線段為最短,所以多邊形的任意一邊都小于其余各邊的和,在構(gòu)成多邊形的問題中這是要特別注意的.
望著小清期待的目光,Z老師說:我再請你思考一道題:一個六邊形的周長是24,各邊長是整數(shù),且任意三條邊都不能構(gòu)成三角形,這樣的六邊形存在嗎?若存在,有多少個不同的六邊形?(六條邊長都相同,視作相同的六邊形.)
小清在紙上排了一下,1、1、2、3、5、8,這六個數(shù)的和是20,不合題意.若將8改為12,雖然各邊的和為24,但1+1+2+3+5=12,又不合題意.滿足題意的六邊形是否不存在?
看著小清的計算,望著小清遲疑的神態(tài),Z老師說:你從周長最小的六邊形著手,調(diào)整最大邊的長度,這是對的.為什么其它邊的長度不能調(diào)整呢?
小清將次大邊長由5改為6,最大邊長為11,六條邊長為1、1、2、3、6、11,符合題意;由5改為7,最大邊長為10,六條邊長為1、1、2、3、7、10,也符合題意;由5改為8,最大邊長為9,六條邊長為1、1、2、3、8、9,由于3+8>9,這三條邊能構(gòu)成三角形,不合題意.
接著小清又將第四條邊長3改為4,得:1、1、2、4、6、10,也符合題意.而1、1、2、4、7、9則不合題意.將第三條邊長由2調(diào)整為3,得:1、1、3、4、7、11,六邊形周長的最小值是27,已超過24.因此,符合題意的六邊形有3個,它們的邊長分別為1、1、2、3、6、11;1、1、2、3、7、10;1、1、2、4、6、10.
[注]《2006年全國中考試卷匯編》第48頁.中國少年兒童出版社.
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文