矩形内菱形周长计算:几何证明与公式推导
首先,根据题目给出的条件,可以发现四边形EFGH是一个菱形,因为它的四条边都相等。设EF=FG=GH=HE=x,则AE=HD=a-x,BE=FC=b-x。
接下来,考虑如何求出x。根据正弦定理,在三角形AHE和BFE中,有:
$ \frac{EH}{\sin\angle EAH}=\frac{AE}{\sin\angle HAE} $(1)
$ \frac{BF}{\sin\angle FEB}=\frac{BE}{\sin\angle EFB} $(2)
由于∠HEA=∠FEB,∠EFB=∠GFC,∠FGC=∠HGD,∠GHD=∠EHA,因此可以得到:
$ \frac{\sin\angle HAE}{\sin\angle EFB}=\frac{\sin\angle GFC}{\sin\angle GHD}=\frac{\sin\angle EAH}{\sin\angle FEB} $
代入式(1)和式(2)中,得到:
$ \frac{EH}{AE}=\frac{BF}{BE} $
即
$ \frac{x}{a-x}=\frac{b-x}{x} $
解得
$ x=\frac{ab}{2a+2b-4x} $
整理得
$ x=\frac{ab}{2a+2b} $
因此,四边形EFGH的周长为4x,即
$ 4x=\frac{4ab}{2a+2b} $
$=\frac{2ab}{a+b} $
因此,四边形EFGH的周长为
$ \boxed{\frac{2ab}{a+b}} $
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