1.测量河宽
在不渡江渡河的前提下测出江河的宽度,这对熟练掌握几何学知识的人而言实是易如反掌。我们可以用测量无法靠近的物体高度的方法来测量不可逾越的间距。上面说的这两种方法均是借助其他距离去求目标间距的方法。
解决这些问题的方法众多,下面是其中几种。
方法一:借助前面介绍过的“大头针仪”(图25)。如图26所示,如果要测河宽AB并且无法过河,可以站在C点附近,令“大头针仪”高度等于眼高,用一只眼睛沿ab方向看,直到B和A被a和b挡住为止。此时测量者的位置刚好在AB的延长线上。之后保持仪器静止,沿b和c的方向看,找到一个被b和c挡住的D点,此时CD⊥AC。
图25 用大头针测河宽
在C点做上标记,带着仪器沿CD前行,直到出现位置E,令E点时ac点能够挡住A点(如图27),cb点挡住C点。那么此时∠C=90°,∠E=∠A=45°,AC=CE。
于是,如果能够测量出CE的长度,自然就会得到AC的长度并进一步得出河宽AB。
图26 第一个测量点
图27 第二测量位
只不过,一直稳稳地拿着大头针仪很显然不合实际,于是我们可把大头针仪的木板固定在木杆上,每到一个地方可以将其插入地里。
方法二:此方法和方法一很相近。
延长AB,在延长线上取一点C,依靠大头针仪确定直线CD并令CD⊥-CA。之后如图28所示,在CD上取两点E、F并标记,令CE=EF。之后持大头针仪在F点观察,直至找到一点G令FC⊥FG。于是沿FG行走,直到E处的木橛挡住A点,将这点记作H,此时H、E、A三点位于同一条直线上。
图28 利用全等三角形的特性测量
于是根据三角形全等可知FH=AC,那么自然能够得知河宽AB。方法二的测量场地比方法一要大很多,如果条件允许,可以两种方法都用一次以便进行验证。
方法三:方法三为方法二的变化版本。
如图29所示,在CF上截取两个不等线段并令两个线段长度有某种固定倍数关系,如图中测量发现EC=4FE。之后步骤同方法二,找到方向FG,令FG⊥FC,之后沿FG行走,当E点的木橛挡住A点时,标记位置并记作H。由于△ACE∽△EFH,可知。那么有:
图29 利用相似三角形的性质测河宽
根据此式可知,测得FH之后便可求得AC,之后求得AB。
可以看出,方法三比方法二需要的场地小很多,用起来更方便些。
方法四:此方法依据的是直角三角形的一个特征:若某一锐角为30°,则其对应的直角边为斜边的一半。下边是一些求证:
△ABC中,若∠B=30°,那么让△ABC以BC为对称轴旋转,直至和原△ABC对称(见图30右)。此时出现△ABD。由于∠A=∠D=60°,于是∠ABD=60°,于是AD=BD。由于,可知。
如果要借助此特点完成测量工作,需将大头针分别置于直角三角形的三个顶点并令某个角为30°,然后持大头针仪位于C点(见图31),令大头针仪的斜边ac与AC位于同一条直线。沿cb找到CD方向并标记点E,令EA⊥CD(借助大头针仪不难做到)。显然此时∠A=30°,,于是河宽AB=2CE-BC。
图30 什么时候直角边等于斜边的二分之一
图31 利用带有30°角的直角三角形测量示意图
上面介绍的这四种方法最常见,借助这些方法不渡河就能测得河的宽度并能保持很高的精确度。还有些方法要借助更为复杂的测量工具(即使是自制的),我就不向大家推荐了。