3.
如图1,四边形ABCD中,AB∥CD,AB=a,CD=b(a≠b),点E、F分别是AD、BC上的点,且EF∥AB,设EF到CD、AB的距离分别为d
1、d
2.
[初步尝试]
小亮同学在对这一图形进行研究时,发现如下事实:
(1)当$\frac{{d}_{1}}{{d}_{2}}$=$\frac{1}{1}$时,有EF=$\frac{a+b}{2}$;
(2)当$\frac{{d}_{1}}{{d}_{2}}$=$\frac{1}{2}$时,有EF=$\frac{a+2b}{3}$.
该同学思考研究(2)的过程如下:
作DG∥BC,交AB于G,作DM⊥AB于点M,交EF于点N.
显然HF=CD=b,AG=AB-CD=a-b.
易证,△DEH∽△DAG,可得$\frac{DN}{DM}$=$\frac{EH}{AG}$,
即,$\frac{{d}_{1}}{{d}_{1}{+d}_{2}}$=$\frac{EH}{a-b}$
而由$\frac{{d}_{1}}{{d}_{2}}$=$\frac{1}{2}$,得$\frac{{d}_{1}}{{d}_{1}{+d}_{2}}$=$\frac{1}{1+2}$=$\frac{1}{3}$,
代入上式,则$\frac{1}{3}$=$\frac{EH}{a-b}$.
解得EH=$\frac{1}{3}$(a-b)
∴EF=EH+HF=b+$\frac{1}{3}$(a-b)=$\frac{a+2b}{3}$
[类比发现]
沿用上述图形和已知条件,请自主完成进一步的研究发现:
当$\frac{{d}_{1}}{{d}_{2}}$=$\frac{2}{1}$时,EF=$\frac{2a+b}{3}$;
当$\frac{{d}_{1}}{{d}_{2}}$=$\frac{3}{1}$时,EF=$\frac{3a+b}{4}$;
当$\frac{{d}_{1}}{{d}_{2}}$=$\frac{1}{n}$时,EF=$\frac{a+nb}{n+1}$;
当$\frac{{d}_{1}}{{d}_{2}}$=$\frac{m}{1}$时,EF=$\frac{ma+b}{m+1}$.(其中m、n均为正整数,下同)
[推广证明]
当$\frac{{d}_{1}}{{d}_{2}}$=$\frac{m}{n}$时,EF=$\frac{ma+nb}{m+n}$;
请证明你的结论.
[实际应用]
请结合所给情景,创设一个需要采用下面的全部信息求解的问题.
[情景]
如图2,有一块四边形耕地ABCD,AD∥BC,AD=100米,BC=300米,AB=500米,在AB上取点E,使AE=200米,以点E处为起点开挖平行于两底的水渠EF,与CD边相交于点F.
[问题]
水渠EF的长为多少米?(提问即可,不必求解)