小小五角星,蕴含大学问

王维松

在“平面图形的认识(二)”这一章中,教材上有这样一个问题:

如图1,在五角星形ABCDE中,∠A+∠B+∠C+∠D+∠E等于多少度?请加以证明。

相信你不假思索就说出了结果,而且能用一些方法进行证明。

下面归纳了三种求五角星五个角度数之和的常用方法,顺便带领同学们复习之前学过的内容。

(方法一)证明:如图2,

∵∠BOF是△AOD的外角,∴∠BOF=∠A+∠D。

∵∠BFO是△CEF的外角,∴∠BFO=∠C+∠E。

∵在△BFO中,∠B+∠BFO+∠BOF=180°,

∴∠B+(∠C+∠E)+(∠A+∠D)=180°,

即∠A+∠B+∠C+∠D+∠E=180°。

这种方法直接运用三角形内角和定理的推论,即三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角的和,把三角形的内角转化为外角,又通过三角形内角和定理求出结果。

(方法二)教材上还探究过图3中的∠A、∠B、∠C、∠BDC之间的关系,即∠A+∠B+∠C=∠BDC。

这个图形的形状像飞镖,又叫“飞镖”模型图,也叫“A”型模型图。运用它也可以快速求出五角星五个角度之和。

证明:如图4,由“飞镖”模型图,得∠1=∠E+∠B+∠C。

∵∠1与∠2是对顶角,

∴∠1=∠2。

∵在△AOD中,∠2+∠A+∠D=180°,

∴∠1+∠A+∠D=180°,

∴(∠E+∠B+∠C)+∠A+∠D=180°,

即∠A+∠B+∠C+∠D+∠E=180°。

(方法三)教材上證明了这样一个结论:

如图5,AD、BC相交于点O,则∠A+∠B=∠C+∠D。

因为这个图形像数字“8”,所以又叫“8”字模型图。直接运用这个结论,可以快速找到突破口。

证明:如图6,连接BC,由“8”字模型图,得∠A+∠D=∠1+∠2。

∵在△BCE中,∠E+∠EBC+∠ECB=180°,

即∠E+(∠1+∠3)+(∠2+∠4)=180°,即∠E+(∠1+∠2)+∠3+∠4=180°,∴∠E+(∠A+∠D)+∠3+∠4=180°,

即∠A+∠EBD+∠ACE+∠D+∠E=180°。

对于很多关于角的数学问题,我们可以运用“飞镖”模型图或“8”字模型图,快速找到解题方法。解决问题的关键还是从复杂的几何图形中分离出基本图形。

在几何问题中,通过已知条件往往很难找到已知量与所求的量之间的关系。在这种情况下,我们可以作辅助线,揭示图形中隐藏的条件;可以将两个或两个以上不相关的量通过变换和转化,使它们相对集中,聚拢到有关图形上来,使题设条件与结论建立逻辑关系,从而推导出结论;可以把复杂图形分解成简单图形,达到化繁为简、化难为易的目的;还可以通过构造新的图形的方法;等等。对于求五角星五个角度数之和,还有其他方法,有兴趣的同学可以自己尝试一下。

(作者单位:江苏省宿迁市钟吾国际学校)