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1、在組合圖形中,除了多邊形外,還有由圓、扇形、弓形與三角形、矩形、平行四邊形、梯形等圖形組合而成的不規(guī)則圖形,為了計算它們的面積,常常需要變動圖形的位置或?qū)D形進(jìn)行分割、旋轉(zhuǎn)、拼補,使它變成可以計算出面積的規(guī)則圖形。就是在多邊形的組合圖形中,為了計算面積,有時也要用到割補的方法。
例1求下列各圖中陰影部分的面積:
分析與解:(1)如左下圖所示,將左下角的陰影部分分為兩部分,然后按照右下圖所示,將這兩部分分別拼補在陰影位置??梢钥闯?,原題圖的陰影部分等于右下圖中AB弧所形成的弓形,其面積等于扇形OAB與三角形OAB的面積之差。
nx4x4電44一2=4.56。
(2)在題圖
2、虛線分割的兩個正方形中,右邊正方形的陰影部分是半徑為5的四分之一個圓,在左邊正方形中空白部分是半徑為5的四分之一個圓。
如下圖所示,將右邊的陰影部分平移到左邊正方形中??梢钥闯?,原題圖的陰影部分正
好等于一個正方形的面積,為5x5=25。
例2在一個等腰三角形中,兩條與底邊平行的線段將三角形的兩條邊等分成三段
(見右圖),求圖中陰影部分的面積占整個圖形面積的幾分之幾。
分析與解:陰影部分是一個梯形。我們用三種方法解答。
(1)割補法
從頂點作底邊上的高,得到兩個相同的直角三角形。將這兩個直角三角
形拼成一個長方形〔見下圏)。顯然,陰影部分正好是長方形的!所以康題
3、陰影部分占整個圖形面積的|、
(2)拼補法
將兩個這樣的三角形拼成一個平行四邊形(下頁左上圖)。
顯絹圖中陰影面積占平行四邊形面積的冬根據(jù)商不變性質(zhì),將陰影面
積和平行四邊行面積同時除以2,商不變。所以原題陰影部分占整個圖形面
(3)等分法
將原圖等分成9個小三角形(見右上圖),陰影部分占3個小三角形,
所以陰影部分占整個圏形面積的|=
注意,后兩種方法對任意三角形都適用。也就是說,將例題中的等腰三角形換成任意三角形,其它條件不變,結(jié)論仍然成立。
例3如左下圖所示,在一個等腰直角三角形中,削去一個三角形后,剩下一個上底長5厘米、下底長9厘米的等腰梯形(陰影部分
4、)。求這個梯形的面積。
分析與解:因為不知道梯形的高,所以不能直接求出梯形的面積??梢詮牡妊苯侨切闻c正方形之間的聯(lián)系上考慮。將四個同樣的等腰直角三角形拼成一個正方形(上頁右下圖),圖中陰影部分是邊長9厘米與邊長5厘米的兩個正方形面積之差,也是所求梯形面積的4倍。所以所求梯形面積是(9x9-5x5)一4=14(厘米2)。
例4在左下圖的直角三角形中有一個矩形,求矩形的面積。
分析與解:題中給出了兩個似乎毫無關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),無法溝通與矩形的聯(lián)系。我們給這個直角三角形再拼補上一個相同的直角三角形(見右上圖)。因為A與A',B與B面積分別相等,所以甲、乙兩個矩形的面積相等。乙的面積是
5、4x6=24,所以甲的面積,即所求矩形的面積也是24。
例5下圖中,甲、乙兩個正方形的邊長的和是20厘米,甲正方形比乙正方形的面積大40厘米2。求乙正方形的面積。
甲乙
'~~a'
分析與解:如果從甲正方形中“挖掉”和乙正方形同樣大的正方形丙,所剩的A,B,C三部分之和就是40厘米2(見左下圖)。
C
艮
■ft
L匕
C
頁
乙
把C割下,拼補到乙正方形的上面(見右上圖),這樣A,B,C三塊就合并成一個長20厘米的矩形,面積是40厘米2,寬是40-20=2(厘米)。這個寬恰好是兩個正方形的邊長之差,由此可求出乙正方形的邊長為(20-2)-2
6、=9(厘米),從而乙正方形的面積為9x9=81(厘米2)。
練習(xí)22
1?求下列各圖中陰影部分的面積:
2?以等腰直角三角形的兩條直角邊為直徑畫兩個半圓?。ㄒ娤聢D),直角邊長4厘米,求圖中陰影部分的面積。
3?在左下圖所示的等腰直角三角形中,剪去一個三角形后,剩下的部分是一個直角梯形
(陰影部分)。已知梯形的面積為36厘米2,上底為3厘米,求下底和高。
4?在右上圖中,長方形AEFD的面積是18厘米2,BE長3厘米,求CD的長。
5?下圖是甲、乙兩個正方形,甲的邊長比乙的邊長長3厘米,甲的面積比乙的面積大
45厘米2。求甲、乙的面積之和。
甲乙
6?
7、求下圖(單位:厘米)中四邊形ABCD的面積。
五年級奧數(shù)專題二十一:用等量代換求面積
一個量可以用它的等量來代替;被減數(shù)和減數(shù)都增加(或減少)同一個數(shù),它們的差不變。前者是等量公理,后者是減法的差不變性質(zhì)。這兩個性質(zhì)在解幾何題時有很重要的作用,它能將求一個圖形的面積轉(zhuǎn)化為求另一個圖形的面積,或?qū)蓚€圖形的面積差轉(zhuǎn)化為另兩個圖形的面積差,從而使隱蔽的關(guān)系明朗化,找到解題思路。
例1兩個相同的直角三角形如下圖所示(單位:厘米)重疊在一起,求陰影部分的面積。
分析與解:陰影部分是一個高為3厘米的直角梯形,然而它的上底與下底都不知道,因而不能直接求出它的面積。因為三角形AB
8、C與三角形DEF完全相同,都減去三角形DOC后,根據(jù)差不變性質(zhì),差應(yīng)相等,即陰影部分與直角梯形OEFC面積相等,所以求陰影部分的面積就轉(zhuǎn)化為求直角梯形OEFC的面積。直角梯形OEFC的上底為10-3=7(厘米),面積為(7+10)x2-2=17(厘米2)。
所以,陰影部分的面積是17厘米2。
例2在右圖中,平行四邊形ABCD的邊BC長10厘米,直角三角形ECB的直角邊EC長8厘米。已知陰影部分的總面積比三角形EFG的面積大10厘米2,求平行四邊形ABCD的面積。
分析與解:因為陰影部分比三角形EFG的面積大10厘米2,都加上梯形FGCB后,根據(jù)差不變性質(zhì),所得的兩個新圖形的面積差
9、不變,即平行四邊行ABCD比直角三角形ECB的面積大10厘米2,所以平行四邊形ABCD的面積等于
10x8-2+10=50(厘米2)。
例3在右圖中,AB=8厘米,CD=4厘米,BC=6厘米,三角形AFB比三角形EFD
的面積大18厘米2。求ED的長。
分析與解:求ED的長,需求出EC的長;求EC的長,需求出直角三角形ECB的面積。因為三角形AFB比三角形EFD的面積大18厘米2,這兩個三角形都加上四邊形FDCB后,其差不變,所以梯形ABCD比三角形ECB的面積大18厘米2。也就是說,只要求出梯形ABCD的面積,就能依次求出三角形ECB的面積和EC的長,從而求出ED的長。
梯
10、形ABCD面積=(8+4)x6-2=36(厘米2),
三角形ECB面積=36-18=18(厘米2),
EC=18一6x2=6(厘米),
ED=6-4=2(厘米)。
例4下頁上圖中,ABCD是7x4的長方形,DEFG是10x2的長方形,求三角形
BCO與三角形EFO的面積之差。
分析:直接求出三角形BCO與三角形EFO的面積之差,不太容易做到。如果利用差不變性質(zhì),將所求面積之差轉(zhuǎn)化為另外兩個圖形的面積之差,而這兩個圖形的面積之差容易求出,那么問題就解決了。
解法一:連結(jié)B,E(見左下圖)。三角形BCO與三角形EFO都加上三角形BEO,則原來的問題轉(zhuǎn)化為求三角形BEC與三角形
11、BEF的面積之差。所求為4x(10-7)一2-2x
(10-7)一2=3。
解法二:連結(jié)C,F(xiàn)(見右上圖)。三角形BCO與三角形EFO都加上三角形CFO,則原來的問題轉(zhuǎn)化為求三角形BCF與三角形ECF的面積之差。所求為4x(10-7)一2-2x
(10-7)一2=3。
解法三:延長BC交GF于H(見下頁左上圖)。三角形BCO與三角形EFO都加
上梯形COFH,則原來的問題轉(zhuǎn)化為求三角形BHF與矩形CEFH的面積之差。所求為(4+2)
x(10-7)-2-2x(10-7)=3。
解法四:延長AB,FE交于H(見右上圖)。三角形BCO與三角形EFO都加上梯形BHEO,
12、則原來的問題轉(zhuǎn)化為求矩形BHEC與直角三角形BHF的面積之差。所求為4x
(10-7)-(10-7)x(4+2)一2=3。[
例5左下圖是由大、小兩個正方形組成的,小正方形的邊長是4厘米,求三角形ABC的面積。
分析與解:這道題似乎缺少大正方形的邊長這個條件,實際上本題的結(jié)果與大正方形的邊長沒關(guān)系。連結(jié)AD(見右上圖),可以看出,三角形ABD與三角形ACD的底都等于小正方形的邊長,高都等于大正方形的邊長,所以面積相等。因為三角形AFD是三角形ABD與三角形ACD的公共部分,所以去掉這個公共部分,根據(jù)差不變性質(zhì),剩下的兩個部分,即三角形ABF與三角形FCD面積仍然相等。根據(jù)等量代換
13、,求三角形ABC的面積等于求三角形BCD的面積,等于4x4一2=8(厘米2)。
練習(xí)21
1?左下圖中,等腰直角三角形ABC的腰為10厘米,以C為圓心、CF為半徑畫弧線
EF,組成扇形CEF。如果圖中甲、乙兩部分的面積相等,那么扇形所在的圓的面積是多少?
2?右上圖(單位:厘米)是兩個相同的直角梯形重疊在一起,求陰影部分的面積。
3?左下圖中,扇形ABD的半徑是4厘米,甲比乙的面積大3.44厘米2。求直角梯形ABCD
的面積。(n=3.14)
4?在右上圖的三角形中,D,E分別是所在邊的中點,求四邊形ADFE的面積。
5.下頁左上圖中,矩形ABCD的邊AB為4厘米,BC為6厘米,三角形ABF比三角形EDF的面積大9厘米2,求ED的長。