九、格点与面积

格点和面积一提起格点，大家可能会想起六年级小学生小朋友们在数学课上所必修的知识，他们在课上学着如何用格点来找出叉乘的积，计算面积。

虽然这些看起来很简单，但它们背后却凝聚着历史悠久、科学伟大的文化精髓。

格点，中文叫做平面结构，可以简单地理解为：一个由矩形立方体拼凑而成的多维空间，用来表达数学函数或者相关的实际物理概念。

它将数学运算符号和实际空间结合起来，为我们提供了一种很直观的计算方式。

格点概念可以回溯到古希腊时期，大约在公元前6世纪，当时的希腊数学家们就曾提出过这一概念。

早在古希腊神话的时代，格点就被认为是几何学的基础。

当时，几何学家认为，由平面组成的格点是由基本的四个形状（正方形、长方形、直角三角形和正多边形）构成的。

格点的出现，使得几何学从抽象的论题变成了具体的论题，为定量研究奠定了基础。

随后，古希腊数学家希西家也发现，格点可以用来计算面积，进一步开发了格点面积计算方法。

格点面积计算方法是建立在叉乘的原理上的，它的思想很简单：将一个图形分解成由若干个相同大小的矩形组成，把每个矩形的长宽相乘，加和求得所有矩形的乘积，最后就得到了整个图形的面积。

这种方法比以前计算面积的方法要简便，准确得多，更能够满足实际应用的要求。

古希腊时期，格点和面积计算成为数学发展中一个重要而又核心的概念，它在先后影响了数学、物理、地学以及计算机科学等学科，在多种学科中起着非常重要的作用。

最近数百年以来，格点的应用越来越广泛，不仅在数学计算中大量使用，在计算机科学中也被广泛应用，在生物学、社会学等其他领域的应用也越来越多。

可以说，格点面积计算是一个历史悠久、富有伟大文化精髓的数学概念。

它为我们提供了一种极其直观、简易、极其有效的计算方法，帮助我们解决了许多实际问题，是中小学生学习数学的一个必修知识点，在今天仍然不可或缺。

面积计算公式：皮克公式:格点多边形面积=多边形一周的格点数÷2+多边形内部格点数-1
设格点多边形的面积为s，它各边上格点的个数和为x。

格点多边形，其内部都只有一个格点，它们的面积与各边上格点的个数和的对应关系如下表，请写出s与x之间的关系式。

格点的起源
格点问题起源于以下两个问题的研究：
1、狄利克雷除数问题，即求x>1时D2（x）=区域{1≤u≤x，1≤v≤x，uv≤x}上的格点数。

1849年，狄利克雷证明了D2（x）=xlnx+（2ν一1）x+△（x），这里ν为欧拉常数，△（x）=O（x0.5）。

这一问题的目的是要求出使余项估计△（x）=O（x）成立的又的下确界θ0。

2、圆内格点问题，设x>1，A2（x）=圆内μ+ν≤x上的格点数。

高斯证明了A2（x）=πx+R（x），这里R（x）=O（x^1/2）,求使余项估计R（x）=O（x）成立的λ的下确界α的问题，称之为圆内格点问题或高斯圆问题。

小学奥数：格点型面积（毕克定理）板块一 正方形格点问题在一张纸上，先画出一些水平直线和一些竖直直线，并使任意两条相邻的平行线的距离都相等(通常规定是1个单位)，这样在纸上就形成了一个方格网，其中的每个交点就叫做一个格点．在方格网中，以格点为顶点画出的多边形叫做格点多边形，例如，右图中的乡村小屋图形就是一个格点多边形．那么，格点多边形的面积如何计算？它与格点数目有没有关系？如果有，这两者之间的关系能否用计算公式来表达？下面就让我们一起来探讨这些问题吧！用N 表示多边形内部格点，L 表示多边形周界上的格点，S 表示多边形面积，请同学们分析前几个例题的格点数．我们能发现如下规律：12LS N =+-．这个规律就是毕克定理．【例 1】 用9个钉子钉成相互间隔为1厘米的正方阵(如右图)．如果用一根皮筋将适当的三个钉子连结起来就得到一个三角形，这样得到的三角形中，面积等于1平方厘米的三角形的个数有多少？ 面积等于2平方厘米的三角形有多少个？【例 2】 如图，44⨯的方格纸上放了16枚棋子，以棋子为顶点的正方形有 个．【例 3】 判断下列图形哪些是格点多边形？⑴⑵⑶【例 4】 如图，计算各个格点多边形的面积．⑹⑸⑷【巩固】如果两格点之间的距离是2，能利用刚计算的结果说出相应面积么？(教师总结：面积数值均扩大4倍．)毕克定理若一个格点多边形内部有N 个格点，它的边界上有L 个格点， 则它的面积为12LS N =+-．【例 5】如图(a)，计算这个格点多边形的面积．【例 6】(“新加坡小学数学奥林匹克”竞赛试题)右图是一个方格网，计算阴影部分的面积．【例 7】分别计算图中两个格点多边形的面积．⑴⑵【巩固】求下列各个格点多边形的面积．⑵⑴⑷⑶【例 8】我们开始提到的“乡村小屋”的面积是多少？【例 9】右图是一个812面积单位的图形．求矩形内的箭形ABCDEFGH的面积．HGFAEDCB【例 10】右图中每个小正方形的面积都是1，那么图中这只“狗”所占的面积是多少？【巩固】如图，每一个小方格的面积都是1平方厘米，那么用粗线围成的图形的面积是多少平方厘米？【例 11】(“小学数学奥林匹克”竞赛试题)55的方格纸，小方格的面积是1平方厘米，小方格的顶点称为格点．请你在图上选7个格点，要求其中任意3个格点都不在一条直线上，并且使这7个点用直线连接后所围成的面积尽可能大．那么，所围图形的面积是平方厘米．【例 12】(“保良局亚洲区城市小学数学”竞赛试题)第一届保良局亚洲区城市小学数学邀请赛在7月21日开幕，下面的图形中，每一个小方格的面积是1，那么7、2、1三个数字所占的面积之和是多少？【例 13】(第六届“从小爱数学”邀请赛试题)两个边长相等的正方形各被分成25个大小相同的小方格．现将这两个正方形的一部分重叠起来，若左上角的阴影部分(块状)面积为25.12cm，右下角的阴影部分(线状)面积为27.4cm，求大正方形的面积．【例 14】(第六届“华杯赛”试题)图中正六边形ABCDEF的面积是54，AP=2PF，CQ=2BQ，求阴影四边形CEPQ的面积．B PQFEDCB A板块二 三角形格点问题所谓三角形格点多边形是指：每相邻三点成“∵”或“∴”，所形成的三角形都是等边三角形．规定它的面积为1，以这样的点为顶点画出的多边形为三角形格点多边形．关于三角形格点多边形的面积同样有它的计算公式：如果用S 表示面积，N 表示图形内包含的格点数，L 表示图形周界上的格点数，那么有22S N L =⨯+-，就是格点多边形面积等于图形内部所包含格点数的2倍与周界上格点数的和减去2．【例 15】 如图(a )，有21个点，每相邻三个点成“∵”或“∴”，所形成的三角形都是等边三角形．计算三角形ABC 的面积．A B CD F E(b )(a )【巩固】如图，每相邻三个点所形成的三角形都是面积为1的等边三角形，计算ABC 的面积．【例 16】求下列格点多边形的面积(每相邻三个点“∵”或“∴”成面积为1的等边三角形)．⑴⑵⑶⑷【例 17】 把大正三角形每边八等分，组成如右图所示的三角形网．如果大三角形的面积是128，求图中粗线所围成的三角形的面积．【例 18】如图，如果每一个小三角形的面积是1平方厘米，那么四边形ABCD 的面积是多少平方厘米？【例 19】把同一个三角形的三条边分别5等分、7等分(如图1，图2)，然后适当连接这些等分点，便得到了若干个面积相等的小三角形．已知图1中阴影部分面积是294平方分米，那么图2中阴影部分的面积是______平方分米．【例 20】将图中的图形分割成面积相等的三块．【例 21】如图涂阴影部分的小正六角星形面积是16平方厘米，问：大正六角星形面积是多少平方厘米？【例 22】 (第五届“华杯赛”试题)正六边形ABCDEF 的面积是6平方厘米．M 是AB 中点，N 是CD 中点，P 是EF 中点．问：三角形MNP 的面积是多少平方厘米？SRQAB CD EF NM P P M F EDCBA【例 23】如果下图中任意相邻的三个点构成的三角形面积都是2平方厘米．那么，三角形ABC 的面积是_____平方厘米．。

格点面积公式推导过程
一、格点面积公式的基本概念
格点面积公式乃是指将实际曲线投影到平面上，运用数学方法计算出该曲线的面积，其实就是把曲线分成若干个小矩形，积分计算的一种变形。

二、格点面积公式的推导过程
1、由定义可知，格点面积公式是假设曲线投影到平面上的投影
面积，那么用以下坐标轴可表示出该投影平面：
(x,y)，其中x表示投影后的曲线横坐标值，y表示投影后的曲
线纵坐标值。

2、设定格点矩形横纵坐标分别为（x1,y1）和（x2,y2），分别为x和y轴上格点下标，假设格点之间的距离为Δx和Δy，定义Δx = x2-x1;Δy = y2-y1，即每个格点矩形的面积为：
S=Δx*Δy
3、假设曲线投影到平面上，把曲线进行分段，每段投影的坐标
均可以用（x,y）表示，当曲线投影到平面上时，x1≤x≤x2,y1≤y
≤y2，由此可以知道曲线投影到平面上的面积就是所有格点矩形的面积之和：
S = ΣΔx*Δy
4、将等差数列求和公式代入本公式可以得到：
S=Δx*Δy*n
其中n表示格点矩形的个数，即曲线投影到平面上的分段点个数，
因此可得格点面积公式：
S=Δx*Δy*n
三、结论
根据上述推导得出，格点面积公式是把实际曲线投影到平面上，运用数学方法计算出该曲线的面积，公式为：S=Δx*Δy*n，其中n 表示格点矩形的个数。