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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(bǔ),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(bǔ)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(bǔ)在陰影位置。可以看出,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。
π
2、×4×4÷4-4×4÷2=4.56。
?。?)在題圖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。可以看出,原題圖的陰影部分正好等于一個正方形的面積,為5×5=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。
?。?)割補(bǔ)法
從頂點(diǎn)作底邊上的高,得到兩個相同的直角三角形。將
3、這兩個直角三角
?。?)拼補(bǔ)法
將兩個這樣的三角形拼成一個平行四邊形(下頁左上圖)。
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
?。?)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,
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)。求這個梯形的面積。
分析與解:
4、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(9×9-5×5)÷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(bǔ)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4×6=24,所以甲的面積,
5、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。
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)。
把C割下,拼補(bǔ)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=9(厘米),從而乙正方形的面積為9×9=81(厘米2)。
練習(xí)22
1.求下
6、列各圖中陰影部分的面積:
?。?) (2)
2.以等腰直角三角形的兩條直角邊為直徑畫兩個半圓弧(見下圖),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。
6.求下圖(單位:厘米)中四邊形ABCD的面積。
7、
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ABC與三角形DEF完全相同,都減去三角形D
8、OC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)×2÷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不變,即平行四邊行A
9、BCD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
10×8÷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。
梯形AB
10、CD面積=(8+4)×6÷2=36(厘米2),
三角形ECB面積=36-18=18(厘米2),
EC=18÷6×2=6(厘米),
ED=6-4=2(厘米)。
例4 下頁上圖中,ABCD是7×4的長方形,DEFG是10×2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
11、三角形BEC與三角形BEF的面積之差。所求為4×(10-7)÷2-2×(10-7)÷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4×(10-7)÷2-2×(10-7)÷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)×(10-7)÷2-2×(10-7)=3。
解法四:延長AB,F(xiàn)E交于H(見右上圖)。三角形BCO與三角
12、形EFO都加上梯形BHEO,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4×(10-7)-(10-7)×(4+2)÷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(shí)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
13、 FCD面積仍然相等。根據(jù)等量代換,求三角形ABC的面積等于求三角形BCD的面積,等于4×4÷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。(π=3.14)
4.在右上圖的三角形中,D,E分別是所在邊的中點(diǎn),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。
6.右上圖中,CA=AB=4厘米,三角形ABE比三角形CDE的面積大2厘米2,求CD的長。
影部分的面積和。
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