我們常常說學習要見微知著,見一知百。如果做一道題可以抵得上十道題,我們就沒有必要做十道題。好好把一道題學懂學透就足夠了。
今天要講的這道題,非常經典,它幾乎可以用到小學階段解決面積問題所有的方法。如果你把這道題目學透了,小學面積問題至少掌握一半,那是沒有疑問的。
來看題目:
正方形的邊長為2,以正方形四條邊為直徑畫四個半圓,形成如下圖形,求陰影部分面積?
正方形邊長為2
首先,仔細觀察圖形。(謹記,做圖形題目的重要前提就是要認真觀察,發現圖形的特點。)
發現該圖形的幾個特點:
1、整體部分是一個邊長為2的正方形
2、正方形裡面有4個半徑為1的半圓
3、該圖形上下左右皆為軸對稱圖形
4、陰影部分像一個四葉草,由4片葉子組成,每一片都是兩個半圓的重疊部分
5、空白部分分為4塊,每一塊都完全一樣
好,看到了這些特點之後,我們就可以做題了。
首先,方法一,直接計算。
将每一葉均分成兩半
如圖,将四葉草的每一片葉子分成兩半,得到上圖的陰影部分面積
S=1/4圓-三角形OAB=1/4×π-1/2
所以陰影部分S=8×(1/4×π-1/2)=2π-4
既然直接計算是一種方法,那麼是不是還有種方法叫間接計算呢?
對。我們來看第二種方法:間接計算
注意看空白部分1和2
觀察發現:空白部分1和2,正好等于正方形面積減去兩個半圓面積。所以
S空白=(4-π)×2=8-2π
S陰影=正方形面積-S空白=4-(8-2π)=2π-4
通過上面兩種方法,我們有了把圖形分塊的意識,那我們幹脆一不做二不休,把分塊繼續進行下去。
方法三,圖塊細分組合法
細分成8塊
如圖,我們把圖形細分成8塊,分别是空白部分1、 2 、 3、 4 ,陰影部分a、b、c、d,每部分面積均相等。陰影部分每部分面積記為S1,空白部分每部分記為S2。
則有:
陰影部分面積=4S1,
正方形面積=4S1 4S2,
半圓面積=2S1 S2,
兩個圓面積=8S1 4S2,
通過上面幾個式子得到: 陰影部分面積=兩個圓面積-正方形面積=2π-4
前面已經通過觀察發現,陰影部分圖形是4個半圓的重疊部分,且4個半圓組成的整體圖形是正方形。關于重疊部分面積計算,可以用到容斥原理。容斥原理什麼意思呢?我們簡單推道一下:
重疊面積怎麼算
如圖,矩形1和矩形2有部分重疊,重疊部分是C,空白部分分别是A和B。C的面積怎麼算?
我們用前面的分塊組合方法表示各部分面積。
兩個圖形有重疊部分,那麼兩個圖形面積相加,重疊部分就計算了兩次,得到的面積比最後形成的圖形面積多加了一個重疊部分面積。所以
重疊部分面積=各個圖形面積相加-重疊後形成的圖形面積,用公式表示就是
S1=A C S2=C B S總=A C B 得到Sc=S1 S2-S總
方法4、直接用容斥原理會了,直接用公式:
重疊面積=4個半圓面積相加-最後形成的正方形面積=2π-4
當然,這道題也可以用拼補法,剪切後拼成新圖形進行計算。
方法5:拼圖法
如圖:
把上邊兩個1/4圓移到下邊來
如上圖:通過一個圖形移動,平成一個圓形,圓形中間是個小正方形,小正方形對角線是原來正方形的邊長。
從圖中容易得出陰影部分面積=2(圓面積-小正方形面積)=2(π-2)=2π-4
以上就是本題主要可以用到的方法。當然,我們在選擇方法的時候,盡量選擇最簡單的。對于這道題,拼圖的方法就不适用,相對來說更複雜。
這道題你學會了嗎?如果你也有其他方法,歡迎把你的方法分享出來,讨論讨論。
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