《宝宝巴士之奇妙数学大冒险2》第十集:平面几何与立体几何(二)
场景一:紧张氛围再起
画面:阳光洒满奇妙森林,奇奇、妙妙和小动物们在草地上嬉笑玩耍,奇奇左脚缠着绷带,一瘸一拐却乐在其中。突然,乌云遮蔽阳光,狂风呼啸,大魔王那阴森的笑声传来。
大魔王(张狂大笑):“哈哈,小家伙们!上次只是意外,这次我带来超难平面几何与立体几何题,难倒你们,让你们都答不出来!”
小动物们(惊慌失措,迅速围到奇奇和妙妙身边)
奇奇(脸色凝重,手捂左脚,深吸一口气):“壮壮,快把纸笔给我,这次挑战肯定不简单。”
壮壮(满脸担忧递上纸笔):“奇奇,你脚还没好全,能行吗?”
奇奇(坚定点头):“放心,有大家在,没问题!”
场景二:等腰梯形难题
画面:大魔王挥舞魔法棒,天空出现一个等腰梯形ABCD,AB∥CD,AD = BC,对角线AC、BD交于点O。
大魔王(得意挑衅):“瞧好了!在这等腰梯形里,求证:△AOB≌△DOC。”
小动物们(仰头看图,满脸迷茫,交头接耳)
兔一一(着急跺脚):“这咋证明呀,一点头绪都没有!”
奇奇(坐在椅子上,手托下巴思考片刻,眼睛一亮,在纸上画辅助线):“因为AB∥CD,所以∠ABO = ∠CDO,∠BAO = ∠DCO。又因为AB = CD(等腰梯形同一底上两底角相等,可证AB = CD),所以△AOB≌△DOC(AAS)。”
奇奇(边写边说)
∵ AB∥CD(已知)
∴ ∠ABO = ∠CDO,∠BAO = ∠DCO(两直线平行,内错角相等)
在△AOB和△DOC中
∠ABO = ∠CDO,∠BAO = ∠DCO,AB = CD
∴ △AOB≌△DOC(AAS)
大魔王(脸色微变,冷哼一声):“哼,算你们走运,下一题!”
场景三:矩形对角线难题
画面:大魔王再次挥棒,一个矩形ABCD出现在天空,对角线AC、BD相交于点O,E是BC中点,连接OE。
大魔王(大声吼道):“求证:OE = 1/2AB。”
企鹅小福(挠挠头):“矩形这题,我脑袋都大了。”
妙妙(鼓励地看着奇奇):“奇奇,我们一起想想。”
奇奇(思索片刻,兴奋地说):“因为四边形ABCD是矩形,所以对角线AC、BD相等且互相平分,即OA = OC,OB = OD。又因为E是BC中点,所以OE是△BCD的中位线。根据三角形中位线定理,OE = 1/2CD,而CD = AB(矩形对边相等),所以OE = 1/2AB。”
奇奇(在纸上书写证明过程)
∵ 四边形ABCD是矩形
∴ OA = OC,OB = OD(矩形对角线互相平分)
∵ E是BC中点
∴ OE是△BCD的中位线
∴ OE = 1/2CD(三角形中位线定理)
∵ CD = AB(矩形对边相等)
∴ OE = 1/2AB
大魔王(气得咬牙切齿):“你们……别得意,还有更难的!”
场景四:圆与切线难题
画面:天空中出现一个圆O,AB是直径,点C在圆上,CD⊥AB于点D,E是圆上一点,连接CE、BE,过点E作圆的切线EF,交CD延长线于点F。
大魔王(疯狂叫嚣):“求证:∠FED = ∠B。”
猴子点点(抓耳挠腮):“圆和切线,这题好复杂。”
奇奇(皱着眉头,努力思考,突然眼睛发亮):“连接OE,因为EF是圆的切线,所以OE⊥EF。又因为CD⊥AB,所以∠OED + ∠FED = 90°,∠B + ∠OCB = 90°。因为OE = OC(半径相等),所以∠OEC = ∠OCE。而∠OED = ∠OEC(公共角),所以∠FED = ∠B。”
奇奇(在纸上认真书写)
连接OE
∵ EF是圆O的切线
∴ OE⊥EF(圆的切线性质)
∴ ∠OED + ∠FED = 90°
∵ AB是直径,CD⊥AB
∴ ∠B + ∠OCB = 90°
∵ OE = OC
∴ ∠OEC = ∠OCE(等边对等角)
∵ ∠OED = ∠OEC(公共角)
∴ ∠FED = ∠B
大魔王(气得暴跳如雷):“你们这群小家伙,居然连这题都答出来了!”
场景五:空间几何难题——三棱锥
画面:大魔王恼羞成怒,挥棒变出一个三棱锥P - ABC,PA⊥平面ABC,PA = AB = AC = 2,∠BAC = 90°。
大魔王(恶狠狠地说):“求这个三棱锥的表面积和体积。”
奇奇(深吸一口气,强忍左脚疼痛,在纸上画图计算):“先算表面积,底面是直角三角形ABC,面积SABC = 1/2×AB×AC = 1/2×2×2 = 2。侧面PAB和PAC都是直角三角形,面积SPAB = SPAC = 1/2×PA×AB = 1/2×2×2 = 2。侧面PBC,先求BC = √(AB² + AC²) = √(2² + 2²) = 2√2,再求PB = PC = √(PA² + AB²) = √(2² + 2²) = 2√2,所以SPBC = 1/2×BC×√(PB² - (BC/2)²) = 1/2×2√2×√(8 - 2) = 2√3。表面积S = SABC + SPAB + SPAC + SPBC = 2 + 2 + 2 + 2√3 = 6 + 2√3。体积V = 1/3×SABC×PA = 1/3×2×2 = 4/3。”
奇奇(边写边说)
SABC = 1/2×AB×AC = 1/2×2×2 = 2
SPAB = SPAC = 1/2×PA×AB = 1/2×2×2 = 2
BC = √(AB² + AC²) = √(2² + 2²) = 2√2
PB = PC = √(PA² + AB²) = √(2² + 2²) = 2√2
SPBC = 1/2×BC×√(PB² - (BC/2)²) = 1/2×2√2×√(8 - 2) = 2√3
S = SABC + SPAB + SPAC + SPBC = 2 + 2 + 2 + 2√3 = 6 + 2√3
V = 1/3×SABC×PA = 1/3×2×2 = 4/3
大魔王(瞪大眼睛,不敢相信):“不!这不可能,我还有最后一题!”
场景六:空间几何难题——圆柱与圆锥组合
画面:大魔王挥棒,出现一个圆柱和一个圆锥组合体,圆柱底面半径为3,高为5,圆锥底面半径与圆柱相同,高为4,圆锥在圆柱上方。
大魔王(疯狂尖叫):“求这个组合体的体积和表面积。”
奇奇(擦擦汗,思考片刻):“先算体积。”
奇奇(边说边在纸上快速演算,手指因紧张微微颤抖)
“圆锥体积V锥 = 1/3πr²h锥 = 1/3×π×3²×4 = 12π。组合体体积V总 = V柱 + V锥 = 45π + 12π = 57π。”
“再看表面积,圆柱侧面积S柱侧 = 2πrh柱 = 2×π×3×5 = 30π,圆柱上下底面积S柱底 = 2×πr² = 2×π×3² = 18π。圆锥侧面积嘛……(停顿思考,手托下巴)圆锥母线长l = √(r² + h锥²) = √(3² + 4²) = 5,所以S锥侧 = πrl = π×3×5 = 15π。组合体表面积S总 = S柱侧 + S柱底 + S锥侧 = 30π + 18π + 15π = 63π。”
大魔王(瞳孔骤缩,双手抱头,声音因震惊而扭曲)
“这……这不可能!你们怎么可能连这种组合题都解得出来!”
场景七:终极空间几何——球体嵌套难题
画面:大魔王疯狂挥动魔法棒,天空出现一个透明正方体,边长为6,内嵌一个球体与正方体各面相切,同时球体内部又嵌套一个小圆锥,圆锥顶点在球心,底面圆周与球面相切。
大魔王(歇斯底里地嘶吼)
“求这个小圆锥的体积和侧面积!若答错,你们永远别想离开这里!”
小动物们(惊慌地互相依偎,兔一一甚至急得哭了出来)
兔一一(带着哭腔):“这题也太难了吧,感觉根本解不出来!”
奇奇(额头渗出冷汗,左脚因紧张而微微颤抖,但眼神依然坚定)
“别慌,大家听我说……(深吸一口气)先看正方体和球体,球体半径等于正方体边长的一半,也就是3。圆锥顶点在球心,底面圆周与球面相切,说明圆锥底面半径也是3,高也是3(因为圆锥顶点、底面圆心、球心三点共线)。”
妙妙(眼睛一亮,补充道)
“圆锥体积V锥 = 1/3πr²h = 1/3×π×3²×3 = 9π!侧面积需要先求母线长,母线长l = √(r² + h²) = √(3² + 3²) = 3√2,所以S锥侧 = πrl = π×3×3√2 = 9√2π!”
奇奇(强忍左脚剧痛,在纸上写下最终答案)
V锥 = 9π
S锥侧 = 9√2π
大魔王(身体剧烈摇晃,魔法光芒逐渐黯淡,发出绝望的咆哮)
“不——!你们这群小家伙彻底破坏了我的计划!这不可能……这绝对不可能!”
场景八:胜利与展望
画面:大魔王化作一团黑烟消散,阳光重新洒满森林,小动物们欢呼雀跃。
嘟嘟(兴奋地飞来飞去):“你们太棒啦!连球体嵌套这种题都解出来了!”
奇奇(靠在椅子上,左脚缠着绷带却笑容灿烂)
“这都是大家的功劳!要不是妙妙提醒我圆锥的几何关系,我也算不出来。”
妙妙(笑着摆摆手):“没有你前面的思路,我也找不到突破口呀。”
猴子点点(挠挠头,憨厚地笑):“嘿嘿,虽然我没帮上什么忙,但下次我一定更努力!”
奇奇(站起身,一瘸一拐地走到大家中间)
“等我脚完全好了,我们继续去探索更多的数学奥秘!说不定下次,大魔王会带着更难的几何题来挑战我们呢!”
小动物们(齐声欢呼):“好耶!我们不怕!”
画面渐暗,字幕浮现:
“奇奇、妙妙和小动物们的数学冒险之旅,仍在继续……无论面对怎样的几何难题,只要团结一心,就没有解不开的谜题!”
片尾彩蛋:大魔王的阴谋
画面:在黑暗的虚空深处,大魔王残破的身影若隐若现,他手中紧握着一本古老的几何秘典,眼中闪烁着复仇的火焰。
大魔王(阴森地低语)
“哼……这次只是我小看你们了。下一次,我会带着更诡异的几何陷阱、更复杂的空间变换来挑战你们!等着瞧吧,小家伙们……”
(全剧终,但冒险永不落幕)