方法2:利用代数方法解几何问题
【例2】两千多年前,古希腊数学家欧多克索斯发现:将一条线段(AB)分割成大小两条线段(AP、PB),如图(1)所示,若小段与大段的长度比等于大段的长度与全长之比,即,则点P叫做线段AB的黄金分割点.
(1)设AP=x,AB=1,求出的值;
(2)在等腰△ABC中,若AB=AC,且BD=BC=AD,则△ABC为黄金三角形.
①试求出∠A的度数;②求证:D为AC的黄金分割点.
(3)在矩形ABCD内以AB为边作正方形ABEF,得到小矩形ECDF.若矩形ABCD∽矩形ECDF.则矩形ABCD为黄金矩形,求出的值.
【分析】(1)由已知条件,把AP高为x,AB设为1,代入上式,得到关于x的方程,可得x的值,易求的值.
(2)由外角知识可求∠A的度数.由△BCD∽△ABC可求.由BC=AD,可得,则D为AC的黄金分割点.
(3)设AB=a,BC=b,则CE=b-a,由条件得到关于a、b的方程,a2+ba-b2=0,把它看成关于主元a的一元二次方程,可求得a=b,从而求出的值.
【解】(1)由题意,得PB=1-x,
∵,
∴,
∴x2=1-x
即x2+x-1=0
∴x=
∵x>0
∴x=
∴=x=
(2)①设∠A的度数为x,
∵AD=BD,
∴∠ABD=∠A=x
∴∠BDC=∠A+∠ABD=2x
∵BD=BC,
∴∠C=∠BDC=2x
∵AB=AC,
∴∠ABC=∠C=2x
在△ABC中,∠A+∠ABC+∠C=180°,
∴x+2x+2x=180°
∴x=36°,即∠A=36°
②由①可知∠BDC=∠ABC,
∵∠C=∠C
∴△BDC∽△ABC
∴
∵AD=BC
∴
∴D为AC的黄金分割点.
(3)设AB=a,BC=b,
∵ABEF为正方形
∴BE=AB=DC=a
∴EC=b-a,
∵矩形ABCD∽矩形ECDF
∴
∴
∴a2=b2-ab
即a2+ba-b2=0
解得a=b
∵a>0,b>0
∴a=b舍
∴a=b
即=
∴=
【规律总结】1.本题考查相似形的应用,在求相似比时,所列方程看成关于主元的一元二次方程,可顺利求出相似比.
2.当=时,=,其中与互为倒数.