给出任意两个面积相等的平面几何图形,能否将其中一个剪成若干块拼成与另一个相同形状的图形呢?

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(1)

分析:任意形状的多边形,如何去分割是一个问题,如果我们找到桥梁将其连接起来,统一在某个地方,根据可逆的思想,则问题可以解决


解法如下:

我们知道三角形、四边形是最基础而又是最简单的平面图形,多边形可以分割为三角形或四边形

思路:多边形-三角形(四边形)-矩形-正方形

1、如下图,任意一个三角形都可以剪开再拼成一个矩形

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(2)

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(3)


2、按此方法,可以将任意一个四边形剪开再拼成一个矩形

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(4)


3、而我们将任意一个矩形剪开都可以再拼成一个正方形

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(5)

根据:S正=S长=ab

以(a b)为直径作圆

AC=a,BC=b

过C作垂线与圆交于D

根据射影定理可得

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(6)

......

剪开后拼合得正方形,面积为ab

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(7)


如图:以CD长为半径,分别作圆C、圆P与矩形交于点G、E

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(8)

GH垂直BC

......

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(9)


4、而任意两个正方形可以剪开再拼成一个更大的正方形

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(10)

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(11)

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(12)


因此,按照这样的思路,任意两个面积相等的多边形,剪成许多三角形后四边形以后,通过一系列的以上步骤,可以拼成相同的正方形

所以,把其中一个剪成若干块可以拼成另一个

据记载这个问题提出有上千年的历史了,而大约200年前才将其解决

这里的方法就是我们数学中的化归思想


还有很多有趣的问题,比如

1、如何通过两刀(直线为一刀)将下图剪拼成一个正方形?

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(13)

2、将下图剪成两块拼成一个正方形

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(14)

3、对于细长形的矩形该如何剪才能拼成一个正方形?

怎样将等边三角形剪开拼成正方形(如何将任意一个多边形剪开拼成一个正方形)(15)

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