内容正文:
第20讲 鸟头模型与蝴蝶模型
(知识梳理+例题讲解+考点练习)
【学习目标】
1.理解鸟头模型(共角定理)与蝴蝶模型的基本原理与适用场景;
2.掌握两种模型的核心性质及其在面积比例计算中的应用;
3.能够独立运用模型解决复杂几何问题,提升图形分析能力。
知识梳理
知识点一、鸟头模型
1.模型定义:当两个三角形有一个公共角时(即"鸟头"),其面积比等于公共角两侧夹边乘积之比。
2.数学表达:
若 与 共享 ,则:
3.核心性质:
(1)比例传递性:面积比例仅与公共角的两边相关,与三角形形状无关。
(2)链式应用:可拓展至多个共角三角形,用于求解复合图形面积比例。
知识点二、蝴蝶模型
1.模型定义:在梯形或任意四边形中,连接对角线形成四个三角形,其面积关系呈现特定比例。
2.基本结构:
(1)梯形蝴蝶模型:设梯形 (),对角线交于 ,则:
(2)任意四边形蝴蝶模型:对角线分四边形为四个三角形,满足:
3.核心性质:
(1)对称性:梯形中非平行边上的三角形面积相等()。
(2)比例平方关系:对角三角形面积比等于对角线被分割的线段比的平方。
例题讲解
一、鸟头模型
【例题1】如图,,则= 。
【答案】9∶4
【分析】
(都有的面积要统一,所以找最小公倍数)
所以
【详解】
【例题2】如图,CD=2AD,B是EC的中点,三角形CDE的面积是10,则三角形ABC的面积是多少?
【答案】7.5
【分析】根据底边关系找对应的公共顶点,所以连接DB
已知B是EC中点,所以平方厘米。
又因为CD=2AD,即AD∶CD=1∶2。由于△ABD与△BCD等高,面积比等于底的比,因此平方厘米。
三角形ABC的面积由△ACD和△BCD组成,即∶
【详解】
【例题3】如图:在三角形ABC中,4BD=DC,AE=ED,图中阴影部分的面积为12平方厘米,计算三角形ABC的面积。
【答案】120
【分析】1.分析△ABD的面积
因为AE=ED,所以△ABE和△BED等底等高,面积相等。
已知阴影部分(△BED)面积为12平方厘米,则△ABD的面积为平方厘米
2.分析△ADC与△ABD的面积关系
由4BD=DC可知,△ABD与△ADC的高相同,底的比为BD∶DC=1∶4。
根据三角形面积公式,高相同的情况下,面积比等于底的比,所以。
则△ADC的面积为平方厘米
3.计算△ABC的面积
△ABC的面积等于△ABD与△ADC的面积之和平方厘米
【详解】(平方厘米)
(平方厘米)
(平方厘米)
二、蝴蝶模型
【例题1】等腰梯形ABCD被对角线分为4个小三角形,已知ΔAOB和ABOC的面积分别为25平方厘米和35平方厘米,那么梯形的面积是多少平方厘米?
【答案】144平方厘米
【分析】观察图形,以及给出的信息可知,其满足蝴蝶模型
1.求△AOD的面积
由蝴蝶定理的性质1可知,在梯形ABCD中,=35平方厘米。
2.计算△DOC的面积
根据蝴蝶定理的性质2,。得:
,则平方厘米。
3.计算梯形ABCD的面积
梯形ABCD的面积等于这四个小三角形面积之和,即:
平方厘米。
【详解】(平方厘米)
25+35+35+49=144(平方厘米)
【例题2】如图,梯形ABCD的上底与下底之比为3∶4,△ABO的面积为120,那么梯形的面积为多少?
【答案】490
【分析】根据“梯形ABCD的上底与下底之比为3∶4”,设梯形ABCD的上底AD的长度为3份,下底BC的长度为4份,,根据梯形蝴蝶定理可知:△ABO的面积的对应份数是(3×4)份,梯形ABCD的面积的对应份数是(3+4)2份;可得:∶=(3×4) ∶(3+4)2。
【详解】设梯形ABCD的上底AD的长度为3份,下底BC的长度为4份,由梯形蝴蝶定理可得:
∶=(3×4) ∶(3+4)2=12∶49
又=120
=×120=490
答:梯形的面积为490。
【点睛】熟练掌握梯形蝴蝶定理的应用,是解答此题的关键。
【例题3】如图所示的平行四边形以ABCD中,△EFD的面积是10,△DCE的面积是15。求平行四边形△BCD的面积。
【答案】75
【分析】观察图形,给出的已知信息为相交线分割的两个三角形面积,考虑蝴蝶模型,但是蝴蝶模型为梯形内的对角线相交,所以需要链接BF
1.连接FB
利用蝴蝶定理分析△BEF与其他三角形的关系
在四边形BFCD中,根据蝴蝶定理,。
代入得=225÷10=22.5
2.计算四边形ABEF的面积
四边形ABEF的面积。
【详解】15×15÷10=22.5(平方厘米)
2×(22.5+15)=75(平方厘米)
考点练习
一、鸟头模型
1.如下列图所示,三角形的面积为,且,那么三角形的面积是 。
【答案】
【分析】先分别求出 、、的面积,再用的面积减去这三个三角形的面积即为的面积。
因为,,所以,,根据“鸟头定理〞,即,同理可得,,,所以
【详解】
2.如图,DE平行BC,已知三角形ADE的面积为3平方厘米,D、E分别是AB、AC边的靠近A点的三等分点。那么三角形OBC的面积是 平方厘米。
【答案】13.5
【分析】观察图形,DE平行BC,可知△ADE与△ABC相似,D、E分别是AB、AC边的靠近A点的三等分点,,△ADE的面积为1平方厘米,可得,所以=3÷1×9=27平方厘米,
那么梯形SBCDE=27-3=24平方厘米。又因为DE∶BC=1∶3,所以三角形OBC的面积应该是梯形BCDE面积的,也就是三角形OBC的面积应该是24×=13.5平方厘米。
【详解】
3÷1×9=27(平方厘米)
SBCDE=27-3=24(平方厘米)
DE∶BC=1∶3,所以三角形OBC的面积应该是梯形BCDE面积的,
24×=13.5(平方厘米)
即,三角形OBC的面积是13.5平方厘米。
3.如下图,正方形边长为厘米,,.三角形的面积为 平方厘米。
【答案】10
【分析】题中所求阴影部分为三角形但是无法得出底和高,根据题中给出是三角形ABC的两边之比,恰好阴影部分有一部分在三角形ABC内部,则根据〞共角定理〞可得,
而
所以
同理得,
故
【详解】
(平方厘米)
72÷9×2=16(平方厘米)
(平方厘米)
(平方厘米)
4.如图,中,,,那么的面积是阴影三角形面积的 倍。
【答案】7
【分析】观察图形,在三角形ABC内部已经3条线段相交,但是只有两两相交于同一点,结合题目给出边的比例关系,可作辅助线构造燕尾进行解题。
连接AI
因为,CF∶AF=2∶1
根据燕尾定理,,(份数化统一)
设为2份
得份,则份,
同理连接BG、CH得份,份
所以份
所以三角形ABC的面积是三角形GHI的面积的7倍。
【详解】
设为2份
(份)
(份)
7÷1=7
5.如下图,,,已知阴影部分面积为5平方厘米,的面积是多少平方厘米?
【答案】30平方厘米
【详解】
连接.根据题意可知,的面积为面积的,的面积为面积的,所以的面积为面积的.而的面积为5平方厘米,所以的面积为(平方厘米).
6.如图,三角形中,,,求AF∶FB。
【答案】10∶9
【分析】观察图形可知,此图为非常标准的燕尾模型,根据燕尾模型即可解决此题。根据燕尾定理得
(都有的面积要统一,所以找最小公倍数)
所以
【详解】
7.在平行四边形ABCD中,3DE=DC,3AF=AC,平行四边形的面积是45平方厘米,则阴影部分的面积为多少平方厘米。
【答案】7.5平方厘米
【分析】1.求出△ADC的面积
因为平行四边形ABCD的面积是45平方厘米,而△ADC与平行四边形ABCD等底等高(平行四边形的一条对角线将平行四边形分成两个面积相等的三角形),所以△ADC的面积是平行四边形ABCD面积的一半,即(平方厘米)
2.求出△DEC的面积
已知3DE=DC,即DE∶DC=1∶3。
△DEC与△ADC有相同的高,根据三角形面积公式,在高相等的情况下,△DEC的面积与△ADC的面积比为1∶3,则△DEC的面积为(平方厘米)
3.求出△DFC的面积
已知3AF=AC,即AF∶AC=1∶3,那么CF∶AC=2∶3。
△DFC与△ADC有相同的高,根据三角形面积公式,在高相等的情况下,△DFC的面积与△ADC的面积比为2∶3,则△DFC的面积为(平方厘米)
4.求出阴影部分△DEF的面积
阴影部分△DEF的面积等于△DFC的面积减去△DEC的面积,即∶
(平方厘米)
【详解】(平方厘米)
(平方厘米)
(平方厘米)
(平方厘米)
8.如图,已知三角形ABC的面积为12平方厘米,AE=ED,BD∶DC=2∶1,求阴影部分的面积。
【答案】4.8
【分析】根据底边关系找对应的公共顶点,所以连接FD
分析阴影部分的整体关系∶
在△BFD和△DFC中,因为BD∶DC=2∶1,且等高,得△BFD的面积是△DFC的2倍
又因DE=EA,在△ABE和△BDE中等高,得△ABE的面积等于△BDE的面积,同理在△DEF和△AEF中等高,得△DEF的面积等于△AEF的面积。
进而得△ABF面积=△BDF面积,且阴影部分面积转化为△BFD的面积。
把△DFC的面积看作1份,那么△ABF的面积与△BDF面积均为2份,即阴影部分面积也为2份,整体为5份。
【详解】12÷(1+2+2)=2.4
2.4×2=4.8
二、蝴蝶模型
1.如图,梯形ABCD中,AO=1,CO=2,BO=2,DO=4,△AOB的面积为2,则梯形ABCD的面积为 。
【答案】18
【分析】沙漏模型:
S1∶S 2=(a×c)∶(b×d)
蝴蝶模型:
在梯形中,S2=S4,S2×S4=S1×S3
根据沙漏模型,可知S△AOB∶S△COD=(1×2)∶(2×4),也就是1∶4;已知S△AOB为2,据此根据比的应用,用2÷1×4即可求出S△COD,也就是8;再根据蝴蝶模型,S△AOD×S△BOC=S△AOB×S△COD,也就是16,因为S△AOD=S△BOC,所以S△AOD=S△BOC=4,据此将梯形的四个部分面积相加即可。
【详解】S△AOB∶S△COD
=(1×2)∶(2×4)
=2∶8
=(2÷2)∶(8÷2)
=1∶4
S△COD:2÷1×4=8
S△AOD×S△BOC
=S△AOB×S△COD
=2×8
=16
16=4×4
因为S△AOD=S△BOC
所以S△AOD=S△BOC=4
2+8+4+4=18
梯形ABCD的面积为18。
【点睛】本题考查了平面几何,掌握相应的模型是解答本题的关键。
2.如图中,四边形的对角线与相交于,为中点,三角形的面积为47,三角形的面积为15,三角形的面积为63,则三角形的面积为( )。
【答案】70
【分析】根据任意四边形的蝴蝶模型可知三角形ADO和三角形BCO的乘积等于三角形ABO和三角形CDO的乘积,三角形ABO,三角形ADO,三角形CDO的面积均已知,据此即可求出三角形BCO的面积,然后即可求出三角形ABC和三角形BCD的面积,进而根据等高模型以及E点是BC的中点求出三角形ABE和三角形CDE的面积,最后用四边形ABCD的面积减去三角形ABE和三角形CDE的面积之和即可求出ADE的面积。据此解答。
【详解】因为,,,根据蝴蝶模型可得:
所以
因为E是BC中点,根据等高模型可知:
所以=70
所以三角形ADE的面积为70。
【点睛】本题考查了三角形面积计算的应用,掌握蝴蝶模型和一半模型是解题的关键。
3.下图中ABCD是直角梯形,两条对角线把梯形分成了四个三角形。已知两个三角形的面积分别是9平方厘米和6平方厘米,求梯形的面积。
【答案】25平方厘米
【分析】观察图形,以及给出的信息可知,其满足蝴蝶模型
1.求△AOB的面积
由蝴蝶定理的性质1可知,在梯形ABCD中,。
2.计算△AOD的面积
根据蝴蝶定理的性质2,。
已知平方厘米,平方厘米,平方厘米,代入可得∶
平方厘米。
据此将四个小三角形面积相加即可得出梯形面积。
【详解】由蝴蝶定理的性质1可知:△AOB的面积=△COD的面积=6(平方厘米)
根据蝴蝶定理的性质2可知:△AOD的面积=6×6÷9=4(平方厘米)
梯形面积=4+9+6+6=25(平方厘米)
答:梯形的面积为25平方厘米。
4.在梯形ABCD中S△ABE=12平方厘米,3AE=2EC,则梯形ABCD的面积是多少平方厘米?
【答案】50平方厘米
【分析】观察图形,以及给出的信息可知,其满足蝴蝶模型
1.求△BCE的面积
因为3AE=2EC,即AE∶EC=2∶3。在高相等的情况下,面积比等于底的比。
所以。得(平方厘米)
2.求△ADE的面积
因为AD平行于BC,所以△ABD和△ACD面积相等。
S△ABD=S△ABE+S△ADE,S△ACD=S△ADE+S△CDE
所以S△ABE=S△CDE=12(平方厘米)
因为△ABE和△ADE高相同,且,所以△ABE和△CBE面积比为;同理,△ADE和△CDE面积比也为;
已知S△CDE=12平方厘米,所以S△ADE=12×2÷3=8(平方厘米)
3.计算梯形ABCD的面积:平方厘米。
【详解】(平方厘米)
12×2÷3=8(平方厘米)
12+18+12+8=50(平方厘米)
5.如图,BD、CF将长方形ABCD分成四块,△DEF的面积是4平方厘米,△CED的面积是6平方厘米,则四边形ABEF的面积是多少平方厘米?
【答案】11平方厘米
【分析】观察图形,给出的已知信息为相交线分割的两个三角形面积,考虑蝴蝶模型,但是蝴蝶模型为梯形内的对角线相交,所以需要链接BF
1.连接FB
利用蝴蝶定理分析△BEF与其他三角形的关系
在四边形BFCD中,根据蝴蝶定理,。
代入得=36÷4=9
2.计算四边形ABEF的面积
四边形ABEF的面积。
【详解】6×6÷4=9(平方厘米)
6+9-4=11(平方厘米)
6.在正方形ABCD中,M是BC边上的中点,阴影部分的面积为6平方厘米,那么正方形ABCD的面积为多少平方厘米?
【答案】18平方厘米
【分析】我们从M是BC中点出发,设正方形的边长为2份,根据蝴蝶定理求出阴影部分面积的份数,最后与实际面积联系起来。
【详解】如下图,设正方形的边长为2份,由蝴蝶定理和同底等高得到各部分面积份数;正方形面积份数是:4+2+2+1+3=12(份),可得:正方形的面积为:6 ÷4 ×12= 18(平方厘米)。
答:正方形ABCD的面积为18平方厘米。
【点睛】正确理解蝴蝶定理的意义,的解答此题的关键。
7.如图,梯形ABCD的上底AD长为3厘米,下底BC长为9厘米,而三角形ABO的面积为12平方厘米,则梯形ABCD的面积为多少平方厘米?
【答案】64平方厘米
【分析】△ADO与△BCO的面积比为AD平方与BC平方的比,即为9∶81=;而△CDO与△ABO的面积相等为12,又=12×12=144,因为144÷9=4×4,所以=4,则=4×9=36;而梯形ABCD的面积为△ADO、△BCO、 △ABO、 △CDO 的面积和,即为:4+36+12+12=64(平方厘米),即梯形ABCD的面积为64平方厘米。
【详解】根据蝴蝶定理可得:
∶=(3×3)∶(9×9)=9∶81=,
∵=12(平方厘米),
∴=12(平方厘米),
又:=12×12=144,
∵144÷9=4×4,
∴=4(平方厘米),
则=4×9=36(平方厘米);
=4+36+12+12=64(平方厘米)
答:梯形ABCD的面积为64平方厘米。
【点睛】正确理解蝴蝶定理公式,是解答此题的关键。
8.如图,长方形ABCD的周长为40,△ABE和△CDF都是等腰直角三角形,且每个面积都是16,连接AF、DE、EC、FB。那么形成的阴影部分的面积是多少?
【答案】16
【分析】图中求阴影部分面积,已知的却是长方形的周长,可以从两个等腰直角三角形的面积,得到长方形的宽的长度,从而得到长方形的长的长度.再连接EF,可以在上面梯形AEFD和下面梯形EFCB中使用蝴蝶定理。
【详解】如下图,连接EF并两端延长交AB、CD于点G、H;等腰三角形ABE的面积为16,因为=16×2,AB2=64,则这个等腰直角三角形的斜边(也是长方形ABCD的宽)为AB =8,GE=FH=4,进一步得到:AD= 12, AD∶ EF =12∶4=3∶1,按比例、利用蝴蝶定理如图标记面积。
长方形ABCD的面积为:8 ×12=96,梯形ADFE的面积为:(96-16×2) +2=32,从而得到阴影部分的面积为:32×= 16。
答:阴影部分的面积是16。
【点睛】正确运用蝴蝶定理公式,是解答此题的关键。
9.如图,△ABC的面积为96,D、E分别是AB,AC的中点,F、G分别为BE、CD的中点。那么阴影五边形的面积是多少?
【答案】10
【分析】由△ABC的面积为96,D、E分别是AB,AC的中点,可得梯形DEBC的面积是72;由“D、E分别是AB,AC的中点,F、G分别为BE、CD的中点”把FG的长度看作1份,则DE的长度是1份、BC的长度是4份,再多次利用蝴蝶定理,可得梯形DECB面积的份数为36,每份的面积的2,梯形FGED的面积是9份;梯形FGED中各部分、梯形DECB中各部分面积对应的份数;据此可得阴影五边形面积对应5份,2×5=10,所以阴影五边形的面积是10。
【详解】因为:△ABC的面积为96,D、E分别是AB,AC的中点,可得:;
由“D、E分别是AB,AC的中点,F、G分别为BE、CD的中点” 把FG的长度看作1份,则DE的长度是1份、BC的长度是4份;
根据蝴蝶定理可得:梯形FGED的面积是9份;梯形FGED中各部分面积的份数,如下图,得阴影五边形面积对应5份;
再根据蝴蝶定理可得:梯形DECB面积的份数为36,每份的面积的2,梯形DECB中各部分面积对应的份数,如下图;
可得,阴影五边形的面积为:72÷36×5=10
答:阴影五边形的面积是10。
【点睛】多次利用蝴蝶定理,是解答此题的关键。
10.如图,AE=DE,BC=3BD,三角形ABC的面积是30平方分米,求阴影部分的面积。
【答案】12平方分米
【分析】连接BE,设S△BED=1份,根据BC=3BD以及等高定理求出S△CED=2份,根据AE=DE,求得阴影部分的面积=S△ACF,再根据燕尾定理求出AF∶BF=2∶3,然后再进一步解答即可。
【详解】如图:
连接BE,设S△BED=1份
因为BC=3BD,所以△BED与△CED等高
所以,S△BED∶S△CED=1∶2
所以,S△CED=2份
所以,S△BCE=1+2=3份
又因为AE=DE
所以,S△ACE=S△CED=2份
根据燕尾定律可得:AF∶BF=S△ACE∶S△BCE=2∶3
又因为:阴影部分的面积=S△AEF+S△CED=S△AEF+S△ACE=S△ACF
又因为,△ACF与△BCF等高,三角形ABC的面积是30平方分米,
所以阴影部分的面积=S△ACF=3012(平方分米)
答:阴影部分的面积是12平方分米。
试卷第1页,共3页
第 1 页 共 21 页
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第20讲 鸟头模型与蝴蝶模型
(知识梳理+例题讲解+考点练习)
【学习目标】
1.理解鸟头模型(共角定理)与蝴蝶模型的基本原理与适用场景;
2.掌握两种模型的核心性质及其在面积比例计算中的应用;
3.能够独立运用模型解决复杂几何问题,提升图形分析能力。
知识梳理
知识点一、鸟头模型
1.模型定义:当两个三角形有一个公共角时(即"鸟头"),其面积比等于公共角两侧夹边乘积之比。
2.数学表达:
若 与 共享 ,则:
3.核心性质:
(1)比例传递性:面积比例仅与公共角的两边相关,与三角形形状无关。
(2)链式应用:可拓展至多个共角三角形,用于求解复合图形面积比例。
知识点二、蝴蝶模型
1.模型定义:在梯形或任意四边形中,连接对角线形成四个三角形,其面积关系呈现特定比例。
2.基本结构:
(1)梯形蝴蝶模型:设梯形 (),对角线交于 ,则:
(2)任意四边形蝴蝶模型:对角线分四边形为四个三角形,满足:
3.核心性质:
(1)对称性:梯形中非平行边上的三角形面积相等()。
(2)比例平方关系:对角三角形面积比等于对角线被分割的线段比的平方。
例题讲解
一、鸟头模型
【例题1】如图,,则= 。
【例题2】如图,CD=2AD,B是EC的中点,三角形CDE的面积是10,则三角形ABC的面积是多少?
【例题3】如图:在三角形ABC中,4BD=DC,AE=ED,图中阴影部分的面积为12平方厘米,计算三角形ABC的面积。
二、蝴蝶模型
【例题1】等腰梯形ABCD被对角线分为4个小三角形,已知ΔAOB和ABOC的面积分别为25平方厘米和35平方厘米,那么梯形的面积是多少平方厘米?
【例题2】如图,梯形ABCD的上底与下底之比为3∶4,△ABO的面积为120,那么梯形的面积为多少?
【例题3】如图所示的平行四边形以ABCD中,△EFD的面积是10,△DCE的面积是15。求平行四边形△BCD的面积。
考点练习
一、鸟头模型
1.如下列图所示,三角形的面积为,且,那么三角形的面积是 。
2.如图,DE平行BC,已知三角形ADE的面积为3平方厘米,D、E分别是AB、AC边的靠近A点的三等分点。那么三角形OBC的面积是 平方厘米。
3.如下图,正方形边长为厘米,,.三角形的面积为 平方厘米。
4.如图,中,,,那么的面积是阴影三角形面积的 倍。
5.如下图,,,已知阴影部分面积为5平方厘米,的面积是多少平方厘米?
6.如图,三角形中,,,求AF∶FB。
7.在平行四边形ABCD中,3DE=DC,3AF=AC,平行四边形的面积是45平方厘米,则阴影部分的面积为多少平方厘米。
8.如图,已知三角形ABC的面积为12平方厘米,AE=ED,BD∶DC=2∶1,求阴影部分的面积。
二、蝴蝶模型
1.如图,梯形ABCD中,AO=1,CO=2,BO=2,DO=4,△AOB的面积为2,则梯形ABCD的面积为 。
2.如图中,四边形的对角线与相交于,为中点,三角形的面积为47,三角形的面积为15,三角形的面积为63,则三角形的面积为( )。
3.下图中ABCD是直角梯形,两条对角线把梯形分成了四个三角形。已知两个三角形的面积分别是9平方厘米和6平方厘米,求梯形的面积。
4.在梯形ABCD中S△ABE=12平方厘米,3AE=2EC,则梯形ABCD的面积是多少平方厘米?
5.如图,BD、CF将长方形ABCD分成四块,△DEF的面积是4平方厘米,△CED的面积是6平方厘米,则四边形ABEF的面积是多少平方厘米?
6.在正方形ABCD中,M是BC边上的中点,阴影部分的面积为6平方厘米,那么正方形ABCD的面积为多少平方厘米?
7.如图,梯形ABCD的上底AD长为3厘米,下底BC长为9厘米,而三角形ABO的面积为12平方厘米,则梯形ABCD的面积为多少平方厘米?
8.如图,长方形ABCD的周长为40,△ABE和△CDF都是等腰直角三角形,且每个面积都是16,连接AF、DE、EC、FB。那么形成的阴影部分的面积是多少?
9.如图,△ABC的面积为96,D、E分别是AB,AC的中点,F、G分别为BE、CD的中点。那么阴影五边形的面积是多少?
10.如图,AE=DE,BC=3BD,三角形ABC的面积是30平方分米,求阴影部分的面积。
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