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——例談求陰影部分面積的方法

2018-12-26 15:02:20江蘇蘇州國際外語學校215131

小學教學參考 2018年35期

關鍵詞：分析

江蘇蘇州國際外語學校（215131）

求稍復雜的陰影部分的面積，是小學“圖形與幾何”的重點和難點。解決這類問題關鍵在于因題制宜，將一般圖形轉化為特殊圖形。常用方法有以下五種。

一、切割填補法

切割填補法是通過觀察陰影部分與整體圖形之間的關系，添加輔助線，切割某個部分填補整體，從而使不規則圖形變為規則圖形。這一方法最為常用、最具代表性，也最為簡單有效。

【例1】如圖1，四分之一圓的半徑為10厘米，以它的兩條半徑為直徑，在內部作兩個半圓，求陰影部分的面積。

分析：圖1中的陰影部分比較規則，觀察它的特征，發現通過添加輔助線進行切割，再整體填補，圖1的陰影部分就轉化為圖2中的陰影部分，所以所求陰影部分的面積實際就是等腰直角三角形（如圖2陰影部分）的面積：S=10×10÷2=50（平方厘米）。

圖1

圖2

二、容斥原理法

對于比較規則的圖形，用切割填補法雖然也能解決問題，但是卻大費周折、浪費時間。這時運用容斥原理法，可以省時省力，事半功倍。

【例2】如圖3，正方形的邊長為8厘米，求圖中陰影部分的面積。

圖3

分析：圖3是正方形中套著四個半圓，四個半圓相加就得到2個完整的圓，在這個過程中每個陰影部分被加了兩次，減去一個正方形，正好得到陰影部分的面積，那么陰影部分的面積就是S=3.14×4×4×2-8×8=36.48（平方厘米）。

【例3】求圖4陰影部分的面積。（單位：厘米）

圖4

分析：圖4是由直徑為6厘米和8厘米的兩個半圓和一個直角三角形組成的，單獨求陰影部分面積比較困難。認真觀察圖形后發現，陰影部分的面積等于直徑是6厘米和8厘米的兩個半圓加一個直角三角形的面積減去直徑是10厘米的大半圓的面積，即S=3.14×（3×3+4×4）÷2+6×8÷2-3.14×5×5÷2=24（平方厘米）。

三、等積轉化法

這個方法與切割填補法類似，都是在忠于題意的前提下實現對圖形的轉化，通過點的移動，改變原有圖形的形狀，但是陰影部分的面積卻不變，實現的是等積變換。

圖5

【例4】如圖5，已知一大一小兩個正方形拼湊在一起，大正方形的邊長為8厘米，求陰影部分的面積。

圖6

分析：題目并沒有告知小正方形的邊長，因此要想方設法將所求陰影部分轉化到大正方形中，如圖6。連接AB，得AB∥CD，因此點A和點B到CD的距離相等，得，即原來的陰影部分的面積總和保持不變。（平方厘米）。

【例5】如圖7，求陰影部分的面積。（單位：厘米）

圖7

分析：圖中陰影部分是一個梯形，它的上底、下底和高都不知道，顯然無法直接求出它的面積。因此，要想方設法將其轉化為求另一個圖形的面積。觀察可知，平行四邊形BCDG的面積等于長方形ABCE的面積（等底等高），兩者都減去同一個三角形BCF，所以陰影部分的面積等于梯形ABFE的面積（如圖8），即S=（2+6）×4÷2=16（平方厘米）。

圖8

四、旋轉移動法

一些圖形的陰影部分比較雜亂分散，看似毫無章法，但是進行適當旋轉、移動后重新組合在一起，就可以得到一個較為簡單的新圖形。

【例6】如圖9，已知大圓的半徑等于小圓的直徑，大圓的半徑為4厘米，求陰影部分的面積。

圖9

圖10

圖11

分析：圖9中陰影部分分為三小塊，分別求出各部分的面積再相加非常困難。仔細觀察發現，可以將圖形旋轉拼湊為圖10，陰影部分形如一個“逗號”，而整個大圓可以分成四個“逗號”（如圖11），那么陰影部分的面積就是整個大圓的，即（平方厘米）。

【例7】一張斜邊長為30厘米的紅色直角三角形紙片和一張斜邊為50厘米的藍色直角三角形紙片以及一張黃色正方形紙片，拼成了一個大直角三角形（如圖12）。紅、藍兩張紙片的面積和為多少？

圖12

圖13

分析：要求紅、藍兩張三角形紙片的面積之和，卻不知道高，很難分別求出面積，因此想辦法將它們合并在一起。因為黃色紙片為正方形，邊長相等，所以將紅色三角形旋轉至圖13。因為∠A+∠C=90°，所以三角形ABC為直角三角形，所以紅色三角形與藍色三角形的面積之和即為直角邊分別是50厘米和30厘米的三角形ABC的面積，所以紅、藍兩張紙片的面積和為S=50×30÷2=750（平方厘米）。