改写:
题目:解答一道初中几何问题——求三角形的一条边
在一个名为ABC的三角形内部,D位于AC线上,F坐落在BC边上,并且满足条件AB与AC互相垂直、AF也与BC垂直;同时,我们得知BD等于DC等于FC都为单位长度1,目标是计算AC的具体长度。
解决方案一:绘制一条垂线DE交于BC于点E。假设AD长度记作x,BF长度标记为y,鉴于ABC是一个直角三角形,依据射影定理可得关系式:
AC² = CF × CB,
转换一下就是:
AC² = 1 + y。
显见,一旦确定了y值,则AC也可随之算出。另外,AC自身等于1加x,
故 (1+x)² = 1 + y。
考虑到CDE和CAF这两个直角三角形彼此相似,或者说是AF与DE两直线平行导致相应边的比例一致,得到比例关系:
CD : AD = CE : FE。
又因为在△BDC这个等腰三角形中,易知E恰为BC的中点,意味着:
CE = (1+y)/2,
进而推导出 EF = BE BF = (1y)/2。
把这些数值代入上述比例公式并简化处理,去除分子分母中的2之后,我们获得方程:
1 / x = (1+y) / (1y)。
进一步变换形式以便表示成关于(x+1)的形式,经整理得到:
(y+1)x = 1 y。
展开变形得到:(xy + y) + x + 1 = 2,通过提取公因子可以转化为:
(y+1)(x+1) = 2。
从而推出x+1 = 2 / (y+1),将其代回之前得到的关系式(1+x)² = 1 + y中进行求解,最终解开y的值。
回归原问题的核心部分:
AC² = 1 + y
即是说,
经过一系列运算步骤后,我们可以精确地求得AC的平方值,再开根号就能得到所求AC的长度。
另一个解决方案二:依旧设定BF为y,AC设为x,应用投影原理知道AF长度相当于√y。
对直角三角形ABF运用勾股定理得:
而在直角三角形AFC中同样利用勾股定理:
联立以上两式,消除变量y,随后对方程式进行简化操作。
终局阶段,我们将得到一个仅含未知数x的简洁表达式,借此求解AC的准确值。