要解開這一題不一定要用到很深的數學知識,國中程度即有機會解答。
出題者研究了好一陣子以後,最後放棄尋找簡單解法使用了解析幾何的方式,
因此下面(使用此方式)的解析會比較吃重直線方程式、座標平面的概念。
觀察圖上的三角形,構成角A的兩條邊一條斜率為2(往右1格,接著往上2格),另一條的斜率為1/2(往右2格,接著往上1格)。根據菱形的性質:
菱形的對角線是頂角的角平分線,我們可以得知過該菱形角A的
對角線斜率為1,於是我們將三角形的另外兩個頂點B、C往右邊與上方平移一格得B'、C',再畫出兩條邊的交點就可以
得到把A點往右邊與上方平移一格的D點,連接AD交BC得X點即為菱形中角A的對頂點。
在這裡卡了許久,最後不得已使用了計算的方式。
首先可以知道A點距離他左邊的鉛錘線的距離*2=A點距離他下面的水平線的距離=1-A點距離他上面的水平線的距離;而A點距離他上面的水平線的距離*2=A點距離他右邊的鉛錘線的距離=1-A點距離他左邊的鉛錘線的距離,經過比例計算後就能得到A點對於他左下角的格子點來說,
位於該格(1/3,2/3)的位置(將原點設為A點左下角的格子點)。
同理我們可以得知X點對於他左下角的格子點來說位於(1/3-t,2/3-t)的位置;又X點在線段BC(斜率-1/3)上,藉由比例關係我們可以得知(2/3-t)*3 = 1 + (1-(1/3-t) )→2-3t=2-1/3+t→1/3=4t→t=1/12,得
X點位於該格(3/12,7/12)的位置。由於菱形的兩對邊互相平行,所以我們必須要
找出過X點且斜率為1/2和2的直線各一條,交AC、AB即為所求。
這裡選擇找(3/12+(5/12)*2,7/12+5/12)=
(1+1/12,1)的P'點,即位於X點上方水平線L'、且在X點右方鉛錘線再右方1/12單位的點。
連接P1P2交格線L於P點,經由比例關係可以得到P點的相對X座標為1/3,再
連接P3P,即可得到交L'相對X座標為1/12的P'點即為所求,
連接XP'交AB於Y點即為菱形的其中一個頂點。
這裡選擇找(3/12-(3/12),7/12-(3/12)*2)=
(0,1/12)的S'點,即位於X點右方鉛錘線L2、且在X點下方水平線再往上1/12單位的點。
連接S1與L2上X下方的格子點、S2與L2上X上方的格子點就能經由比例關係得到相對Y座標為1/3的L3,L3交最右邊的鉛錘線於S。再
連接S3S,即可得到交L2相對Y座標為1/12的S'點即為所求,
連接XS'交AC於Z點即為菱形的其中一個頂點。
菱形AYXZ即為所求。
法二:
(藍色圈為所求一頂點,留著)
(紅色垂直線為輔助線,藍色線(即為水平線)留著,所求頂點也留著)
(同理,得到一組藍色垂直線,留著)
(第二步+第三步,得到一藍色正方形(?),所以兩對角線垂直)