面积计算(十四)
接下来我们开始讲面积计算中的割补法。
需要注意的是,割补法只是方法,这是一种形式上的操作。当然我们需要模仿形式,任何知识的学习一定是从模仿开始的,但是更高层次的还是要理解其本质。
作为指导者来说,必须要明白这点,割补法的实质在于等积变换,所以在教学过程中必须以这个作为指导思想,换句话说,就是要把阴影部分图形或者其中的一部分用面积相等的图形来变换,而且变完了以后面积要容易求出来。
那么最常见的等积变换是什么呢?
同底等高的三角形是最常见的。
那么同底等高最常见的例子又是什么呢?
平行线夹着的若干个三角形。
所以我们可以看出梯形的重要性了。问题来了,为什么是梯形?
因为梯形中有眼镜啊!之前我们已经讲过,梯形中的眼镜是等积变换最重要的基本图形,因此,利用已有的梯形或者隐藏的梯形就成了我们常用的手段。
我们先来看一个简单的例子。
如图:两个正方形边长分别为10和8,求△ACD的面积。
怎么办?
如果我们直接求三角形面积,那么就要知道底和高,但是△ACD三条边的数值都已经超过了小学生掌握的范围,所以此路不通。
既然直接的路子走不通,那么只能走间接路线,而间接路线中最容易想到的就是大减小。这时候我们注意到,相对阴影部分的面积,这些空白图形的面积是非常容易计算的,但是!这个五边形ABCDE的总面积该如何计算呢?
没有现成公式。
但是和前面的思路相比,起码我们有很多容易计算的地方出现了,比起一个都动不了的最初的思路,已经不知道高到哪里去了,所以还是有努力一下的必要的。我们发现问题出在右上角,但是如果给拼上一个直角三角形,那么五边形就能变成一个矩形,这个矩形的面积是非常容易算的,于是现在的问题就变成这个拼上去的小直角三角形的面积了,不难发现,这个小直角三角形较短的直角边恰好是两个正方形边长之差,长边是小正方向的边长,所有的要素都具备了,我们可以得到阴影部分的面积等于:
(8+10)×10-1/2 ×10×10-1/2 ×18×8-1/2 ×2×8=50。
这是补的办法。
很自然的问题是有没有更好的办法?
对于学有余力的孩子来说,一定要做这步,因为这是你提高的必由之路。上面的常规做法可以作为我们以后保底的思路,没有办法的办法,除了繁一点以外没有任何的缺点,如果我们能够掌握那种灵巧的办法,可以连这个缺点都克服,岂不美哉?
顺着我们开始提到的等积变换,我们应该找这个图里找梯形。现成的梯形有么?
并没有。
是的,在所有的连线里,一个现成的梯形都没有,所以我们要加辅助线,加的方向是找一个梯形,并且梯形包含△ACD。
在这个思路的指引下,我们发现把DF连起来是个很不错的选择,这时候可以得到梯形DFAC,而△ACD和△ACF是等积的,而△ACF的面积恰好是大正方形的一半,即50,于是题目做完了。
事实上,本题算是个超级有良心的题,因为正方形是给出的边长,如果把题目改成已知两个正方形的面积分别是30和20,这时候对小学生来说用第一种方法就存在着巨大的困难:因为没有办法求出正方形的边长,从而求这些直角三角形的面积也变得非常困难,只有方法2才能奏效了。
换句话说,如果题设给出了正方形或者圆的面积,但是求边长或者半径很困难的话,那么就应该直接考虑等积变换。
作为家长来说,首先要能总结出割补法的实质是等积变换;等级变换主要技巧是找梯形;而找梯形是利用梯形的眼镜。
这就是所谓做一个题有一个题的效果,下一节中我们将多看几个例子让大家更好地理解一下。
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