我们一起来看看这道题,如下图所示:

数学里的梯形公式(你也是数学家系列)(1)

已知梯形ABCD的上底AB=a,下底CD=b,腰BC=c,另一条腰AD=d,其中b>a,求该梯形的两条对角线的长度。

解题思路:

既然要求梯形的两条对角线的长度,就要标出对角线,因此作辅助线连接A与C点,连接B点与D点。观察图形和已知条件,可知没有任何一个明确的梯形内角可以利用,但是我们可以先求得一个梯形内角或一个公共角来解题。该方法有两种:

(1)过A点作平行于BC的直线,交CD于E点。如下图所示。

数学里的梯形公式(你也是数学家系列)(2)

此时,AE=c,DE=b-a,△ADE的三条边长都知道了,则可运用余弦定理求出∠ADE的余弦值cos∠ADE,再据此运用余弦定理求出△ADC中AC的值。另一条对角线BD也可以用同样的方法求出。

(2)延长DA和CB,相交于F点。如下图所示。

数学里的梯形公式(你也是数学家系列)(3)

此时,△FAB与△FDC是一对相似三角形,故有比例关系:AB/CD=FA/FD=FB/FC。由于FD=FA AD,FC=FB BC,其中AD=d,BC=c,AB=a,CD=b,所以求得FA=ad/(b-a),FB=ac/(b-a)。运用余弦定理可求得△FAC中AC的长度,求得△FBD中BD的长度。

我们从上面这道题的求解结果中得出一条定理——梯形内对角线长定理:如果梯形的上底为a,下底为b,两条腰分别是c和d,那么该梯形中与下底b和腰d共同构成三角形的对角线的长度为

数学里的梯形公式(你也是数学家系列)(4)

该梯形中与下底b和腰c共同构成三角形的对角线的长度为

数学里的梯形公式(你也是数学家系列)(5)

我们可以运用这条定理和梯形内分割线长定理(我发布的上一篇头条文章)求解梯形内与两条腰相交的任意斜线段的长度。

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