Question

提出問題：如圖，有一塊分布均勻的等腰三角形蛋糕（AB=BC，且BC≠AC），在蛋糕的邊緣均勻分布著巧克力，小明和小華決定只切一刀將這塊蛋糕平分（要求分得的蛋糕和巧克力質(zhì)量都一樣）．
背景介紹：這條分割直線即平分了三角形的面積，又平分了三角形的周長，我們稱這條線為三角形的“等分積周線”．嘗試解決：
（1）小明很快就想到了一條分割直線，而且用尺規(guī)作圖作出．請你幫小明在圖1中畫出這條“等分積周線”，從而平分蛋糕．

（2）小華覺得小明的方法很好，所以自己模仿著在圖1中過點(diǎn)C畫了一條直線CD交AB于點(diǎn)D．你覺得小華會成功嗎如能成功，說出確定的方法；如不能成功，請說明理由．
（3）通過上面的實(shí)踐，你一定有了更深刻的認(rèn)識．請你解決下面的問題：若AB=BC=5cm，AC=6cm，請你找出△ABC的所有“等分積周線”，并簡要的說明確定的方法．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)等腰三角形三線合一的性質(zhì)，作線段AC的中垂線BD即可．
（2）小華不會成功．直線CD可能平分△ABC的面積，若也平分周長，則AC=BC，與題中的AC≠BC沖突，故不會成功；
（3）①若直線經(jīng)過頂點(diǎn)，則AC邊上的中垂線即為所求．②若直線不過頂點(diǎn)，可分以下三種情況考慮：（a）直線與BC、AC分別交于E、F，CF=5，CE=3；（b）直線與AB、AC分別交于M、N，AM=3，AN=5，（c）直線與AB、BC分別交于P、Q，此種情況不存在．則符合條件的直線共有三條．

解答：解：（1）作線段AC的中垂線BD即可．（2分）
（2）小華不會成功．
若直線CD平分△ABC的面積
那么S_△ADC=S_△DBC
∴

1

2

AD•CE=

1

2

BD•CE
∴BD=AD（4）
∵AC≠BC
∴AD+AC≠BD+BC
∴小華不會成功．

（3）①若直線經(jīng)過頂點(diǎn)，則AC邊上的中垂線即為所求．
②若直線不過頂點(diǎn)，可分以下三種情況：
（a）直線與BC、AC分別交于E、F，如圖所示
過點(diǎn)E作EH⊥AC于點(diǎn)H，過點(diǎn)B作BG⊥AC于點(diǎn)G
易求，BG=4，AG=CG=3
設(shè)CF=x，則CE=8-x
由△CEH∽△CBG，可得EH=

4

5

(8-x)
根據(jù)面積相等，可得

1

2

•x•

4

5

(8-x)=6，
∴x=3（舍去，即為①）或x=5
∴CF=5，CE=3，直線EF即為所求直線．
（b）直線與AB、AC分別交于M、N，如圖所示，
由（a）可得，AM=3，AN=5，直線MN即為所求直線．
（仿照上面給分）
（c）直線與AB、BC分別交于P、Q，如圖所示
過點(diǎn)A作AY⊥BC于點(diǎn)Y，過點(diǎn)P作PX⊥BC于點(diǎn)X
由面積法可得，AY=

24

5

，
設(shè)BP=x，則BQ=8-x，
由相似，可得PX=

24

25

x，
根據(jù)面積相等，可得

1

2

•

24

25

x•(8-x)=6（11分），
∴x=

8+ 14

2

＞5（舍去）或x=

8- 14

2

．
而當(dāng)BP=

8- 14

2

時，BQ=

8+ 14

2

＞5，舍去．
∴此種情況不存在．（12分）
綜上所述，符合條件的直線共有三條．
（注：若直接按與兩邊相交的情況分類，也相應(yīng)給分）

點(diǎn)評：此題綜合性較強(qiáng)，運(yùn)用了分類討論的數(shù)學(xué)思想．