如图,正方形 ABCDABCD 中,DE=2AEDE=2AE,FF 是 CDCD 中点,三角形 AEGAEG 的面积是1,则正方形 ABCDABCD 的面积是 ___ .

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完整解法

1. 添加辅助线并设边长参量,计算 $\triangle ABF$ 与 $\triangle AEF$ 的面积

连接 EFEF 和 BFBF。设正方形 ABCDABCD 的边长为 6a6a。
因为 DE=2AEDE = 2AE,FF 是 CDCD 的中点,所以:
AE=13AD=2a,DF=12CD=3aAE = \frac{1}{3}AD = 2a, \quad DF = \frac{1}{2}CD = 3a
在 △ABF\triangle ABF 中,底边 AB=6aAB = 6a,高为正方形边长 6a6a,则:
Area(△ABF)=12×6a×6a=18a2\text{Area}(\triangle ABF) = \frac{1}{2} \times 6a \times 6a = 18a^2
在 △AEF\triangle AEF 中,底边 AE=2aAE = 2a,高为 DF=3aDF = 3a,则:
Area(△AEF)=12×2a×3a=3a2\text{Area}(\triangle AEF) = \frac{1}{2} \times 2a \times 3a = 3a^2

2. 运用风筝模型(共底三角形面积比)求出线段比 $BG : EG$

△ABF\triangle ABF 与 △AEF\triangle AEF 共享底边 AFAF,根据风筝模型,两三角形的面积比等于它们在 AFAF 上的对应高之比,也等于交点 GG 分割线段 BEBE 的比例:
BGEG=Area(△ABF)Area(△AEF)=18a23a2=61\frac{BG}{EG} = \frac{\text{Area}(\triangle ABF)}{\text{Area}(\triangle AEF)} = \frac{18a^2}{3a^2} = \frac{6}{1}

3. 根据等高三角形面积比求出 $\triangle ABE$ 的面积,进而求出正方形 $ABCD$ 的面积

在 △ABE\triangle ABE 中,GG 为 BEBE 上一点,△AGB\triangle AGB 与 △AEG\triangle AEG 同高(高为点 AA 到 BEBE 的距离),因此它们的面积比等于底边之比:
Area(△AGB)Area(△AEG)=BGEG=6\frac{\text{Area}(\triangle AGB)}{\text{Area}(\triangle AEG)} = \frac{BG}{EG} = 6
已知 Area(△AEG)=1\text{Area}(\triangle AEG) = 1,可得:
Area(△AGB)=6×1=6\text{Area}(\triangle AGB) = 6 \times 1 = 6
因此 △ABE\triangle ABE 的面积为:
Area(△ABE)=Area(△AEG)+Area(△AGB)=1+6=7\text{Area}(\triangle ABE) = \text{Area}(\triangle AEG) + \text{Area}(\triangle AGB) = 1 + 6 = 7
又因为 AE=13ADAE = \frac{1}{3}AD,△ABE\triangle ABE 的面积占正方形 ABCDABCD 面积的:
12×13=16\frac{1}{2} \times \frac{1}{3} = \frac{1}{6}
所以正方形 ABCDABCD 的面积为:
Area(ABCD)=6×Area(△ABE)=6×7=42\text{Area}(ABCD) = 6 \times \text{Area}(\triangle ABE) = 6 \times 7 = 42

答案

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