如图,边长为 11 的正方形 ABCDABCD 中,BE=2ECBE = 2EC,CF=FDCF = FD,求三角形 AEGAEG 的面积.

完整解法

1. 延长 $AF$ 与 $BC$ 的延长线交于点 $P$,求出 $PC$ 和 $PE$ 的长度

延长 AFAF 交 BCBC 的延长线于点 PP。
因为四边形 ABCDABCD 是边长为 11 的正方形,所以 AD∥BCAD \parallel BC,且 AD=1AD = 1。
在 ΔADF\Delta ADF 和 ΔPCF\Delta PCF 中:
∠DAF=∠CPF\angle DAF = \angle CPF(内错角相等),∠ADF=∠PCF=90∘\angle ADF = \angle PCF = 90^\circ,DF=CF=12DF = CF = \frac{1}{2}。
由全等三角形判定(AAS)可得 ΔADF≅ΔPCF\Delta ADF \cong \Delta PCF,故 PC=AD=1PC = AD = 1。
又已知 BE=2ECBE = 2EC,正方形边长为 11,故 EC=13EC = \frac{1}{3}。
因此,PE=PC+EC=1+13=43PE = PC + EC = 1 + \frac{1}{3} = \frac{4}{3}。

2. 利用相似三角形(沙漏模型)求出线段比 $GE : DE$

因为 AD∥PEAD \parallel PE,在 ΔADG\Delta ADG 和 ΔPEG\Delta PEG 中形成沙漏(相似)模型,故 ΔADG∼ΔPEG\Delta ADG \sim \Delta PEG。
由此可得线段比例:
GEDG=PEAD=431=43\frac{GE}{DG} = \frac{PE}{AD} = \frac{\frac{4}{3}}{1} = \frac{4}{3}
因此,GEGE 占整条线段 DEDE 的 43+4=47\frac{4}{3 + 4} = \frac{4}{7},即:
GEDE=47\frac{GE}{DE} = \frac{4}{7}

3. 计算 $\Delta ADE$ 的面积,并求出 $\Delta AEG$ 的面积

在 ΔADE\Delta ADE 中,底边 AD=1AD = 1,高为正方形边长 AB=1AB = 1:
SΔADE=12×AD×AB=12×1×1=12S_{\Delta ADE} = \frac{1}{2} \times AD \times AB = \frac{1}{2} \times 1 \times 1 = \frac{1}{2}
由于 ΔAEG\Delta AEG 与 ΔADE\Delta ADE 共享顶点 AA,且底边 GEGE 与 DEDE 在同一直线上(同高三角形),其面积比等于底边比:
SΔAEG=GEDE×SΔADE=47×12=27S_{\Delta AEG} = \frac{GE}{DE} \times S_{\Delta ADE} = \frac{4}{7} \times \frac{1}{2} = \frac{2}{7}

答案

27\dfrac{2}{7}

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