尺规作图:怎样把一个正方形转换成一个等大的黄金矩形?

怎样用无刻度的直尺和圆规把一个正方形转换成一个等大的黄金矩形?好的+20财富值

已知:如图,正方形ABCD

求作:与ABCD等积的黄金矩形

分析:设正方形ABCD边长为a,所求作的矩形长边为x,则短边为(√5-1)/2*x,则:

(√5-1)/2*x ^2=a^2,所以x^2=(√5+1)/2*a^2,即x为(√5+1)/2*a和a的比例中项,可作。

作法:1、作BC中点E,延长AE到F,使EF=EC;

  2、以A为圆心AF为半径作弧交AB延长线于G;

  3、以AG为直径作半圆,交BC于H;

  4、连结AH、GH,在GH上截HI=AH/2,连结AI;

  5、在AI上截IJ=AH/2;

  6、以AH和AJ为邻边作矩形AKLH则为所求。

证明:由作图可知AE=√5/2*a,AG=AF=(√5+1)/2*a;

    由作图可知AH为AG和AB的比例中项,即x^2=AH^2=AG*AB=(√5+1)/2*a^2,AH=√[(√5+1)/2]*a;

    再作图可知AI=√5/2*x,AK=AJ=AI-AH/2=(√5-1)/2*x=(√5-1)/2*√[(√5+1)/2]*a;

    所以AH与AK成黄金分割,而矩形AKLH面积=AH*AK=√[(√5+1)/2]*a*(√5-1)/2*√[(√5+1)/2]*a=a^2;

所以矩形AKLH就是所求作的矩形。

追问

太厉害了,思路非常清晰。那么是否可以将一个正方形剪切成这样的矩形呢?如果能,请写出剪切过程;若不能,请说明理由。好的+20财富值。

追答

事实上,这样的变换不仅是等积且是同构的,即是可以从第一个图形剪开拼成第二个图形。(作图不难就不上图了)过点D作DM⊥AH于点M,延长CB交KL于点N。不难证明,Rt△AMD≌Rt△NLH,五边形DMHC≌五边形AKNB,所以只要把正方形ABCD剪开成三块,即可拼成矩形AKLH。

追问

很好。你能告诉我你的QQ吗?我还有一些其他问题想与你交流。我的QQ:1242063785.

追答

哈哈,说来可笑,我还没有QQ呢。很想学一学,但没有时间。

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第1个回答  2012-08-06
设:正方形的边长为a.
作法:一。作线段x,使x=【(根号5)+1】a/2,
二。作线段y,使y=x--a,
三。以x, y为邻边作一矩形,
那么 这个矩形就是所要求作的矩形了。
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