2018年11月12日 星期一

數學王子高斯的啟示(國中梯形題組)

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每每跟夥伴們談到梯形,就讓我想到那個上課挨老師揍的數學王子【高斯】。從這個故事中,真的讓我學到很多東西,例如:梯形公式(面積、中線長度),實數連加(從 1 加到 100 的總和)、等差數列(等差級數)等;所以只要我遭遇到複雜但有規律的題目時,我都會在心中先默想【高斯】的故事後,就能得到啟發、解出題目了。

我的啟發過程如下:

首先,梯形的上下底是平行的,若兩腰(斜邊)長度相等時,則圖形必以中間的高為界,成為 對稱圖形(Mirror),( 有時我也會以等腰梯形來稱呼這種圖形。)

而等腰梯形的兩 對角線 的總合(兩對角線的加總),同時也等於 四邊中點( midpoint )連線 的總長。且單邊中點上連出的 兩線段 一定相等,所以也可用【等腰三角形】或【圓周角】的角度去觀察(解構、破解)。

而梯形中線就是利用高斯挨揍時的算法,把上底加下底除以二就能得出;利用這條中線與該梯形的兩對角線交會,就能做出一個位在梯形內部的( 八字定理 )長度對稱、面積比是對應邊的平方。

那八字形比較短的那條底邊長度該如何求出哩?其實只要將用 上底扣掉下底的長度,取絕對值除以二後,就是兩對角線與梯形中線所為出的小三角形的底邊。

最後,當 圖形解構 完成後,常會以三角形截邊比來求出未知線段的長,此時要注意的是,因梯形與三角形不同:三角形的最頂只有一個點,所以使用十字交乘就能進行計算,但梯形有頂與底(也就是要反推到頂點的長度後,才能以三角形截邊比來算出正確的數值),此時我常用 等差級數公氏 來算出特定比例位置上的線段長度呦,有意思吧。(這樣就能減少畢氏定理的利用啦~很懶對吧)

最後要提醒大家的是,計算中盡量取質數,如:$$2、3、5、7、11、13$$......等,這樣就能更快地找出答案了。

最後祝大家都能與我一樣,藉由冥想大師的故事來獲得【神力】加持,讓各位的靈魂得到昇華(畢氏學派說的)。