11新概念几何
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第十一讲 新概念几何
一、代数思想
例 1 如下图所示,一个大长方形被分割成六个小长方形,其中四个小长方形之周长分别为10,12,14,16厘米,图中已将此数值标记在它的内部。
若每个长方形的边长都是整数,请问大长方形的周长最小可能是多少厘米?
解析:方法一,看见“田字格”中的周长,我们马上可以联想到十字相加模型,不难得到另外两个小长方形的周长,见右图。
我们用字母表示相关的长度,有 a+c=5
a+d=6 全部加起来,得到3a+3b+2c+2d+2e=42
a+e=7 整理,得 a+b+2(a+b+c+d+e)=42 b+c=7 即 a+b+周长=42
b+d=8 要周长最小,那么a+b 就要最大。
a 最大是10÷2-1=4,b 最大是6 b+e=9 那么a+b 最大是10,所以周长最小就是42-10=32(厘米)
方法二,直接将图中已知数据表示出来,得
a+c=5 ① 为了构造周长,我们将①③④加起来,得到a+a+b+c+d+e=20 a+d=6 ② 两边×2,得 2a+ 2(a+b+c+d+e)=40 a+e=7 ③ 即 2a+周长=40
b+d=8 ④ 要周长最小,那么a 就要最大。
a 最大是10÷2-1=4,
周长最小就是40-2×4=32
二、割补思想
例2 如图,四边形ABCD 内有一点P 到四条边的距离都等于6厘米,如果四边形ABCD 的周长是57厘米,那么四边形ABCD 的面积是多少平方厘米?
解析:如图,连结PA,PB,PC,PD,将原图分割为4个三角形,这4个三角形的高都是6厘米,面积分别为:AB×6÷2,BC×6÷2,CD×6÷2,DA×6÷2,四边形的面积就是这4个三角形的面积和,即(AB+BC+CD+DA)×6÷2=57×6÷2=117(平方厘米)
E
例3 如图,边长为4的正方形ABCD和边长为6的正方形BEFG并排放在一起,O1和O2分别是两个正方形的中心,则阴影部分的面积是多少?
解析:我们能够证明阴影部分是直角三角形,可是用我们现在的知识还不能算出BO1,BO2的值,那怎么办呢?想到割补的思想,分割不可行,因为还是找不到相应的数据。
那就先补成一个规则的可计算的图形,再减去补上的面积。
根据题中所给的数据,我们可以分别过O1,O2作AB,BE的高,如右图。
那么O1P=2,O2Q=3,PQ=5,且PQ O2O1是一个直角梯形。
不难算出,阴影部分的面积为(2+3)×5÷2-2×2÷2-3×3÷2=6
三、差不变原理
两个数,同时加上相同的数,或同时减去相同的数,其差不变。
例4 如图,四个相叠的正方形,边长分别是2,4,6,8,问灰色区与黑色区得面积差是多少?
解析:直接计算灰色面积和黑色面积都不好求,注意题目问的是“差”的概念。
那么我们可以利用差不变原理将灰色与黑色面积转化为好求的。
显然都给它们补上白色部分就好求了。
即 灰-黑=(灰+白)-(黑+白)
=(82+62)-(42+22)
=40
例5 8个边长分别为1,2,3厘米的小等边三角形覆盖了
边长为5厘米的大等边三角形的一部分,那么,大三角
形中阴影部分的面积与所有小三角形中阴影部分的面积和
相差多少平方厘米?
解析:利用差不变原理,题目可转化为求大三角形面积与
所有小三角形面积和相差多少。
但是我们的知识还不会求
等边三角形的高,就无法直接计算面积,那又怎么办呢?
尝试一下分割图形。
如下图
边长是5的大三角形正好可以分为1个边长为3,3个 边长为2,4个边长为1的小的正三角形。
所以它们的面积差为0.
(尖子)学案4 如图,折线A-B-C-D的每一条线段都平行于矩形的边,它把矩形分成面积相等的两部分,点E在矩形的边上,使得线段AE也平分矩形的面积。
已知线段AB=30,BC=24,CD=10,求DE的长。
解析:根据题目条件,不难得出,两个阴影部分的面积相等。
但题中所给BC的长度用不上。
我们不妨延长AB交矩形的边
于F点。
根据差不变原理,S△AEF= S BCDF =24×10=240
而△AEF是直角三角形,边AF=30+10=40,
那么FE=240×2÷40=12,所以ED=24-12=12
四、记忆类
1、公式定理类
例6 正方形ABCD和正方形ECGF并排放置,BF与EC相交于点H,已知AB=6厘米,则图中阴影面积为多少平方厘米?
解析:题中只告诉了小正方形的边长,我们只能
求出小正方形的面积,所求阴影部分面积与小正
方形面积有什么联系呢?似乎和小正方形的一半
(三角形BCD有联系)。
连结DF,CF.显然CF平行于BD.
根据平行线间,等底的三角形面积相等,有
S△DHF= S△DHG
那么阴影部分面积= S△BDF= S△BCD = 6×6÷2=18(平方厘米)。
2、模型类(如一半模型)
(尖子)学案1 将长15厘米,宽9厘米的长方形的长和
宽都分成三等分,长方形内任意一点与分点及顶点连结,则
阴影部分的面积是多少平方厘米?
解析:怎样做最简单呢?注意题目中提到的是任意一点都成立,那我们就找最特殊最好算的一点来计算,肯定找两条对角线的交点,得到图形如下。
不难证明每个小三角形的面积都是一样的,那么阴影的三角形个数和空白的三角形个数相等,所以阴影面积是长方形面积的一半,等于15×9÷2=67.5(平方厘米)
3、勾股定理
对于直角三角形,直角边长度分别为a,b,斜边长度为c,那么有a2+b2=c2
特别地,有两组数据要背,直角边3,4,斜边5;直角边5,12,斜边13
(尖子)学案3 梯形ABCD中,AB∥DC,∠ADC+∠BCD=90°,且DC=2AB,分别以DA,AB,BC为边向梯形外作正方形,其面积分别为S1,S2,S3,则S1,S2,S3之间的关系是?
解析:过A作BC的平行线交DC于E,有 DE=EC=AB,AE=BC
∠ADE+∠AED=90°,则∠DAE=90° 在直角三角形ADE中,
AD2+AE2=DE2
即AD2+BC2=AB2
即S1+S3 =S2。