平面图形镶嵌问题
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最新图形镶嵌的试题及答案
一、填空题
2、当围绕一点拼在一起的几个多边形的内角加在一起恰好组成一个时,就拼成一个平面图形。
3、用一种正多边形铺满整个地面的正多边形只有三种。
二、选择题
4、某中学新科技馆铺设地面,已有正三角形形状的地砖,现打算购买另一种不同形状的正多边形地砖,与正三角形地砖在同一顶点处作平面镶嵌,则该学校不应该购买的地砖形状是
A正方形B正六边形C正八边形D正十二边形
5、某人到瓷砖商店去购买一种多边形形状的瓷砖,用来铺设无缝地板,他购买的瓷砖形状不可以是A正方形B矩形C正八边形D正六边形
6、右图是一块正方形地板砖,上面的图案由一个小正方形和四个等腰梯形组成,小明家的地面是由这样的地板砖镶嵌而成的,小明发现地板上有正八边形图案,那么地板上的两个正八边形图案需要这样的地板砖至少A8块B9块C11块D12块
7、下列边长为a的正多边形与边长为a的正方形组合起来,不能镶嵌成平面的是
A、正三角形
B、正五边形
C、正六边形
D、正八边形
8在综合时间活动课上,小红准备用两种不同颜色的`布料缝制一个正方形坐垫,坐垫的图案如图所示,应该选下图中的哪一块布料
才能使其与图(1)
拼接符合原来的图案模式?()
(图1)
A.B.C.D.
三、解答下列问题
9、请你用正三角形、正方形、正六边形三种图形设计一个能铺满整个地面的美丽图案。
10、试着用两种不同的正多边形设计一个密铺的方案,你能想出几种方法?
答案
1、16、4n+4
2、周角
3、正三角形、正四边形、正六边形
4、C
5、C
6、A
7、B,
8、C
9、
10、
12、方法如图所示:(还有很多)。
平面图形的镶嵌教学目标1. 理解平面图形的镶嵌的含义、掌握哪些平面图形能够镶嵌,镶嵌的理由。
2. 通过探索平面图形的镶嵌,知道常见的一种或多种正多边形能够镶嵌.3. 经历探索多边形镶嵌的过程,进一步发展学生的合情推理水平,开发、培养学生创造性思维.教学重点:以正三角形、正四边形和正六边形的镶嵌.教学难点:用同一种平面图形或者几种平面图形能够镶嵌的条件.教学过程:一、巧设情景问题,引入课题我们经常能见到各种建筑物的地板,观察地板,就能发现地板常用各种正多边形地砖铺砌成美丽的图案.这种用形状、大小完全相同的一种或几种平面图形实行拼接,彼此之间不留空隙,不重叠地铺成一片,这就是平面图形的镶嵌.这节课我们来探索平面图形的镶嵌.二、讲授新课(一)用同一种正多边形镶嵌做一做,回答以下问题:平面图形的镶嵌,需注意:各种图形拼接后要既无缝隙,又不重叠,那我们先来探索正多边形镶嵌的条件,大家拿出准备好硬纸片分组来做一做:(1)用形状、大小完全相同的正三角形能否镶嵌?在用正三角形镶嵌的图案中,观察每个拼接点处有几个角?它们的和为多少度?发现:用形状、大小完全相同的正三角形能够镶嵌。
从用正三角形镶嵌的图案中,观察到:每个拼接点处有6个角,这6个角都为60°,它们的和为360°(2) 用形状、大小完全相同的正四边形能够镶嵌吗?在用正四边形镶嵌的图案中,观察每个拼接点处有几个角?它们的和为多少度?发现::用形状、大小完全相同的正四边形能够镶嵌。
在用四边形镶嵌的图案中,观察到:每个拼接点处有4个角,这4个角都为90°,它们的和为360°.(3) 用形状、大小完全相同的正五边形能够镶嵌吗?发现:用形状、大小完全相同的正五边形不能够镶嵌。
(4) 用形状、大小完全相同的正六边形能够镶嵌吗?在用正六边形镶嵌的图案中,观察每个拼接点处有几个角?它们的和为多少度?发现::用形状、大小完全相同的正六边形能够镶嵌。
北师大版平面图形的镶嵌高频题1、教学楼里的大型多功能厅建成阶梯形状是为了(答案C 解析2、正方形、正方形和正方形的位置如图4所示,点在线段上,正方形的边长为4,则的面积为:A.10B.12C.14D.1 答案D 解析3、对图的对称性表述,正确的是(;).A.轴对称图形B.中答案B 解析4、下列图形中,不是轴对称图形的是(;)答案A 解析5、如果不等式组 ;的解集是,那么m的取值范围是(答案B 解析6、已知二次函数的图象如图所示,有下列4个结论,其中正确的结论是(答案B 解析7、2的平方根是A.4B.2C.±2D.±答案D 解析8、-(-2)的相反数是A.2B.C.-D.-2 答案D 解析9、下列图形是轴对称图形的是Am 答案B 解析10、已知,化简二次根式的正确结果是答案A 解析11、解集在数轴上表示为如图所示的不等式组是()A.B.C.D.答案D 解析考点:在数轴上表示不等式的解集.分析:先写出数轴上表示的不等式的解集,再分别求出不等式的解集,比较后确定答案.解答:解:数轴上表示的不等式的解集为:-3<x≤2.A、不等式的解集为:x≥2,所以A不正确;B、不等式的解集为:x<-3,所以B不正确;C、不等式的解集为:空集,所以C不正确.D、不等式的解集为:-3<x≤2,所以D正确;故选D.点评:把每个不等式的解集在数轴上表示出来(>,≥向右画;<,≤向左画),数轴上的点把数轴分成若干段,如果数轴的某一段上面表示解集的线的条数与不等式的个数一样,那么这段就是不等式组的解集.有几个就要几个.在表示解集时“≥”,“≤”要用实心圆点表示;“<”,“>”要用空心圆点表示.部审青岛版用数轴表示一元一次不等式(组)的解集12。
“某幼儿园给小朋友分苹果,若每个小朋友分3个则剩1个;若每个小朋友分4个则少2个,问苹果有多少个?”若设共有x 答案C 解析13、下列各点中是抛物线图像与x轴交点的是( )A.(5,0)B.(6,0)C 答案C 解析14,反比例函数y=的图象位于 -------------------------------------- (m 答案B 解析。
平面镶嵌的条件平面镶嵌是一种几何问题,即如何在平面上把多边形拼接成一个封闭的区域。
在这个问题中,我们需要考虑到多边形的边界线和内部空间的交错和重叠等因素,以保证拼接后的结果是合法的。
平面镶嵌的条件非常重要。
平面镶嵌的每个多边形都必须是凸多边形。
凸多边形是指平面上的一个区域,其中连接任意两个内部点的线段都在这个区域内。
在平面镶嵌中,凸多边形可以确保拼接后的图形不会出现奇怪的空洞或凹陷。
在计算过程中,凸多边形也更容易处理。
平面镶嵌中的每个多边形必须可以通过相邻多边形的公共边缝合在一起。
这就要求相邻多边形的公共边必须完全重合,并且两边的角度要相等。
这个条件是平面镶嵌中最基本的条件,也是每个多边形都需要满足的条件。
除了上述两个基本条件外,平面镶嵌中还需要满足一些其他的条件。
平面镶嵌中不能出现两个多边形的重叠部分,也不能出现两个多边形相交的情况。
这两个条件是保证拼接后的图形没有破损或重叠的关键条件。
如果不满足这些条件,拼接后的图形就可能出现错综复杂的情况,难以判定。
在平面镶嵌中,我们还需要考虑到多边形的方向。
通常情况下,我们规定多边形的内部在左边,而外部在右边。
这种规定是为了方便计算,使得我们可以通过向量或点积等方式来确定多边形的方向。
在将多边形放置在平面上进行拼接时,也需要考虑到这个方向性。
需要注意的是,平面镶嵌中的拼接结果可能不唯一。
即使是同样的凸多边形和相邻关系,可能也会有多种不同的拼接方式。
在进行平面镶嵌时,我们需要结合实际问题来选择最合适的拼接方式。
除了以上条件,平面镶嵌还需要满足一些其他的约束条件。
在某些情况下,平面镶嵌中的多边形必须被放置在特定的位置和方向上,或者必须满足特定的拓扑结构。
这些约束条件通常与实际应用有关,例如在设计地图、计算机芯片布线、制作纹理贴图等领域中都会涉及到平面镶嵌问题。
在实际应用中,平面镶嵌的计算通常会使用算法来实现。
常用的算法包括贪心算法、分治算法、动态规划等。
这些算法分别针对不同的问题和约束条件,采用不同的方法和策略进行求解。
教学反思平面镶嵌问题借本次岗位大练兵活动,在校内由本人执教,同组刘老师、杨老师观课议课,共同发掘活动课授课方法,毕竟在去年11月份市级优质课比赛中,暴露出活动课授课重视不够的问题,同样存在于我自己身上,因此,这节课,也是扭转数学活动课在教学中地位的一次契机。
一、教学设计与实际效果对于这部分教学内容,教参和教材建议如下:根据上述要求,将本节活动课内容设计如下:1、导入准备一组生活中的平面镶嵌图案,包含单一正多边形镶嵌、单一任意多边形镶嵌、多种多边形组合镶嵌等,使学生认识身边的这些图案,作好用所学图形进行平面镶嵌的准备。
通过观察这些图案,引出平面图形镶嵌的基本要求“严丝合缝,不留空隙”,为后面的实操打好基础。
2、实操事先在A4纸上打印好四种基本图形,正三角形、正方形、正五边形、正六边形,每个学生一张,小组内便可凑6-7个相同的基本图形进行平面镶嵌。
全班共分五个小组,由组长统筹进行活动任务分配,并以小组为单位进行课堂活动评价。
活动一:用一种正多边形进行平面镶嵌从前面阅读要求中“严丝合缝,不留空隙”这句自然语言描述,进化至数学语言:①对应边重合或共线;②每个顶点周围的角,和为360°。
按以上要求,分别利用手中剪下的正三角形、正方形、正五边形、正六边形进行平面镶嵌实验,发现除正五边形外,其余均可进行。
部分学生镶嵌结果如下图:以上是对正三角形进行镶嵌的结果,值得一提的是左上图的结果,在后续评课过程中,刘老师发现了我在备课过程中忽略掉的一点,留待后文细讲,其余四幅图,学生均将正三角形拼成了一个更大的正六边形。
我借助学生所拼结果,想引导学生自己找到“严丝合缝,不留空隙”的数学描述,结果失败,后来不得不自己说出了结果,当然,这一设计本身也值得商榷。
接着是对正方形的镶嵌,过程较为简单,然后是正五边形,学生镶嵌结果如下图:学生得出的结论是正五边形不能进行平面镶嵌,这很正常,有三幅图都能看出,在正五边形之间出现了空隙,然而有一组学生的拼图,如左下图,将所有正五边形拼成了一个环状,于是就有学生感觉这可以进行镶嵌,而在指出中间的空洞如何弥补之后,方才意识到,不满足“不留空隙”的要求。
平面图形的镶嵌练习1、下列多边形一定不能进行平面镶嵌的是()A、三角形B、正方形C、任意四边形D、正八边形2、用正方形一种图形进行平面镶嵌时,在它的一个顶点周围的正方形的个数是()A、3B、4C、5D、63、如果只用一种正多边形作平面镶嵌,而且在每一个正多边形的每一个顶点周围都有6个正多边形,则该正多边形的边数为()A、3B、4C、5D、64、(2008年中考题)边长为a的正方形与下列边长为a的正多边形组合起来,不能镶嵌成平面的是()①正三角形;②正五边形;③正六边形;④正八边形A. ①②B. ②③C. ①③D. ①④5、(2009年山东烟台)现有四种地面砖,它们的形状分别是:正三角形、正方形、正六边形、正八边形,且它们的边长都相等.同时选择其中两种地面砖密铺地面,选择的方式有()A.2种B.3种C.4种D.5种6、用两种正多边形镶嵌,不能与正三角形匹配的正多边形是()A、正方形B、正六边形C、正十二边形D、正十八边形7、(2009 佛山课改)如图,是用形状、大小完全相同的等腰梯形密铺成的图案,则这个图案中的等腰梯形的底角(指钝角)是_____度.8、图中黄色卡片为正五边形,空白处是怎样的四边形?这个四边形各个角的度数是多少?多边形与平面图形的镶嵌一.选择题1.只用下列图形不能镶嵌的是()A.三角形B.四边形C.正五边形D.正六边形2.若n边形的每个内角为150°,则这个n边形是()A.九边形B.十边形C.十一边形D.十二边形3.一个多边形内角和是1080°,则这个多边形是()A.六边形B.七边形C.八边形D.九边形4.若一个多边形的内角和等于720°,则这个多边形的边数是()A.5 B.6 C.7 D.85.某商店出售下列四种形状的地砖:①正三角形;②正方形;③正五边形;④正六边形.若只选购其中一种地砖镶嵌地面,可供选择的地砖共有()A.4种 B.3种 C.2种 D.1种6.如图,在正五边形ABCDE中,连接AC、AD,则∠CAD的度数是度.7.下面各角能成为某多边形的内角和的是()A.430°B.4343°C.4320°D.4360°8.一个多边形的内角和与它的一个外角的和为570°,那么这个多边形的边数为()A.5 B.6 C.7 D.8二、填空题9.四边形的内角和等于度.10.一幅图案在某个顶点处由三个边长相等的正多边形镶嵌而成.其中的两个分别是正方形和正六边形,则第三个正多边形的边数是.11.一个内角和为1440°的正多边形的外角和为.12.一个多边形的每个外角都等于72°,则这个多边形的边数为.三、解答题13.已知一个多边形的内角和等于外角和的5倍,求这个多边形的内角和及边数.14.在凸多边形中,四边形有2条对角线,五边形有5条对角线,经过观察、探索、归纳,你认为凸八边形的对角线条数应该是多少条?简单扼要地写出你的思考过程.15.请你用正三角形、正方形、正六边形三种图形设计一个能铺满整个地面的美丽图案.16.一个多边形少一个内角的度数和为2300°.(1)求它的边数;(2)求少的那个内角的度数.27.求下图中x的值.多边形与平面图形的镶嵌参考答案与试题解析一.选择题1.只用下列图形不能镶嵌的是()A.三角形B.四边形C.正五边形D.正六边形【考点】平面镶嵌(密铺).【分析】任意三角形的内角和是180°,放在同一顶点处6个即能组成镶嵌.同理四边形的内角和是360°,也能组成镶嵌.正六边形的每个内角是120°,正五边形每个内角是180°﹣360°÷5=108°,其中180°,360°,120°能整除360°,所以不适用的是正五边形.【解答】解:A、任意三角形的内角和是180°,放在同一顶点处6个即能密铺;B、任意四边形的内角和是360°,放在同一顶点处4个即能密铺;C、正五边形的每一个内角是180°﹣360°÷5=108°,不能整除360°,所以不能密铺;D、正六边形每个内角是120度,能整除360°,可以密铺.故选C.【点评】本题考查一种正多边形的镶嵌应符合一个内角度数能整除360°.任意多边形能进行镶嵌,说明它的内角和应能整除360°.2.若n边形的每个内角为150°,则这个n边形是()A.九边形B.十边形C.十一边形D.十二边形【考点】多边形内角与外角.【分析】首先根据内角的度数计算出外角度数,再用360°÷外角的度数即可得到边数.【解答】解:∵n边形的每个内角为150°,∴它的外角是180°﹣150°=30°,∴n=360°÷30°=12,故选:D.【点评】此题主要考查了多边形的内角和外角的关系,关键是掌握多边形的内角与相邻的外角互补.3.一个多边形内角和是1080°,则这个多边形是()A.六边形B.七边形C.八边形D.九边形【考点】多边形内角与外角.【分析】设这个多边形是n(n≥3)边形,则它的内角和是(n﹣2)180°,得到关于n的方程组,就可以求出边数n.【解答】解:设这个多边形是n边形,由题意知,(n﹣2)×180°=1080°,∴n=8,所以该多边形的边数是八边形.故选C.【点评】根据多边形的内角和定理,求边数的问题就可以转化为解方程的问题来解决.4.若一个多边形的内角和等于720°,则这个多边形的边数是()A.5 B.6 C.7 D.8【考点】多边形内角与外角.【专题】压轴题.【分析】利用多边形的内角和公式即可求解.【解答】解:因为多边形的内角和公式为(n﹣2)•180°,所以(n﹣2)×180°=720°,解得n=6,所以这个多边形的边数是6.故选:B.【点评】本题考查了多边形的内角和公式及利用内角和公式列方程解决相关问题.内角和公式可能部分学生会忘记,但是这并不是重点,如果我们在学习这个知识的时候能真正理解,在考试时即使忘记了公式,推导一下这个公式也不会花多少时间,所以,学习数学,理解比记忆更重要.5.某商店出售下列四种形状的地砖:①正三角形;②正方形;③正五边形;④正六边形.若只选购其中一种地砖镶嵌地面,可供选择的地砖共有()A.4种 B.3种 C.2种 D.1种【考点】平面镶嵌(密铺).【分析】由镶嵌的条件知,判断一种图形是否能够镶嵌,只要看一看正多边形的内角度数是否能整除360°,能整除的可以平面镶嵌,反之则不能.【解答】解:①正三角形的每个内角是60°,能整除360°,6个能组成镶嵌②正方形的每个内角是90°,4个能组成镶嵌;③正五边形每个内角是180°﹣360°÷5=108°,不能整除360°,不能镶嵌;④正六边形的每个内角是120°,能整除360°,3个能组成镶嵌;故若只选购其中某一种地砖镶嵌地面,可供选择的地砖共有3种.故选B.【点评】此题主要考查了平面镶嵌,用一种正多边形的镶嵌应符合一个内角度数能整除360°.任意多边形能进行镶嵌,说明它的内角和应能整除360°.6.如图,在正五边形ABCDE中,连接AC、AD,则∠CAD的度数是36度.【考点】正多边形和圆.【分析】根据正五边形的性质和内角和为540°,得到△ABC≌△AED,AC=AD,AB=BC=AE=ED,先求出∠BAC和∠DAE的度数,再求∠CAD就很容易了.【解答】解:根据正五边形的性质,△ABC≌△AED,∴∠CAB=∠DAE=(180°﹣108°)=36°,∴∠CAD=108°﹣36°﹣36°=36°.【点评】本题考查了正五边形的性质:各边相等,各角相等,内角和为540°.7.下面各角能成为某多边形的内角和的是()A.430°B.4343°C.4320°D.4360°【考点】多边形内角与外角.【分析】利用多边形的内角和公式可知,多边形的内角和是180度的倍数,由此即可找出答案.【解答】解:因为多边形的内角和可以表示成(n﹣2)•180°(n≥3且n是整数),则多边形的内角和是180度的倍数,在这四个选项中是180的倍数的只有4320度.故选:C.【点评】本题主要考查了多边形的内角和定理,是需要识记的内容.8.一个多边形的内角和与它的一个外角的和为570°,那么这个多边形的边数为()A.5 B.6 C.7 D.8【考点】多边形内角与外角.【专题】方程思想.【分析】本题考查多边形的内角和与外角和、方程的思想.关键是记住内角和的公式与外角和的特征,还需要懂得挖掘此题隐含着边数为正整数这个条件.本题既可用整式方程求解,也可用不等式确定范围后求解.【解答】解法1:设边数为n,这个外角为x度,则0<x<180°根据题意,得(n﹣2)•180°+x=570°解之,得n=.∵n为正整数,∴930﹣x必为180的倍数,又∵0<x<180,∴n=5.解法2:∵0<x<180.∴570﹣180<570﹣x<570,即390<570﹣x<570.又∵(n﹣2)•180°=570﹣x,∴390<(n﹣2)•180°<570,解之得4.2<n<5.2.∵边数n为正整数,∴n=5.故选A.【点评】此题较难,考查比较新颖,涉及到整式方程,不等式的应用.二、填空题9.四边形的内角和等于360度.【考点】多边形内角与外角.【分析】n边形的内角和是(n﹣2)•180°,代入公式就可以求出内角和.【解答】解:(4﹣2)•180°=360°.【点评】本题主要考查了多边形的内角和公式,是需要识记的内容.10.一幅图案在某个顶点处由三个边长相等的正多边形镶嵌而成.其中的两个分别是正方形和正六边形,则第三个正多边形的边数是12.【考点】平面镶嵌(密铺).【分析】正多边形的组合能否进行平面镶嵌,关键是看位于同一顶点处的几个角之和能否为360°.若能,则说明可以进行平面镶嵌;反之,则说明不能进行平面镶嵌.【解答】解:∵正方形的一个内角度数为180°﹣360°÷4=90°,正六边形的一个内角度数为180°﹣360°÷6=120°,∴需要的多边形的一个内角度数为360°﹣90°﹣120°=150°,∴需要的多边形的一个外角度数为180°﹣150°=30°,∴第三个正多边形的边数为360÷30=12.故答案为:12.【点评】此题主要考查了平面镶嵌,关键是掌握多边形镶嵌成平面图形的条件:同一顶点处的几个内角之和为360°;正多边形的边数为360÷一个外角的度数.11.一个内角和为1440°的正多边形的外角和为360°.【考点】多边形内角与外角.【专题】计算题.【分析】根据了多边形的外角和定理即可得到答案.【解答】解:∵一个多边形的外角和为360°,∴一个内角和为1440°的正多边形的外角和为360°.故答案为360°.【点评】本题考查了多边形内角和定理和外角和定理:多边形内角和为(n﹣2)•180°,外角和为360°.12.一个多边形的每个外角都等于72°,则这个多边形的边数为5.【考点】多边形内角与外角.【分析】利用多边形的外角和360°,除以外角的度数,即可求得边数.【解答】解:多边形的边数是:360÷72=5.故答案为:5.【点评】本题考查了多边形的外角和定理,理解任何多边形的外角和都是360度是关键.三、解答题13.已知一个多边形的内角和等于外角和的5倍,求这个多边形的内角和及边数.【考点】多边形内角与外角.【专题】计算题;方程思想.【分析】多边形的内角和可以表示成(n﹣2)•180°,外角和是固定的360°,从而可根据一个多边形的内角和等于它的外角和的5倍列方程求解.【解答】解:设这个多边形是n边形.则(n﹣2)×180°=5×360°,n=12.5×360°=1800°.答:这个多边形内角和是1800°,是6边形.【点评】本题考查多边形的内角和与外角和、方程的思想.关键是记住内角和的公式与外角和的特征.14.在凸多边形中,四边形有2条对角线,五边形有5条对角线,经过观察、探索、归纳,你认为凸八边形的对角线条数应该是多少条?简单扼要地写出你的思考过程.【考点】多边形的对角线.【专题】探究型.【分析】首先从特殊四边形的对角线观察起,则四边形是2条对角线,五边形有5=2+3条对角线,六边形有9=2+3+4条对角线,则七边形有9+5=14条对角线,则八边形有14+6=20条对角线.【解答】解:凸八边形的对角线条数应该是20.理由:∵从一个顶点发出的对角线数目,它不能向本身引对角线,不能向相邻的两个顶点引对角线,∴从一个顶点能引的对角线数为(n﹣3)条;∵n边形共有n个顶点,∴能引n(n﹣3)条,但是考虑到这样每一条对角线都重复计算过一次,∴能引条.∴凸八边形的对角线条数应该是:=20.【点评】能够从特殊中找到规律进行计算.15.请你用正三角形、正方形、正六边形三种图形设计一个能铺满整个地面的美丽图案.【考点】平面镶嵌(密铺).【分析】根据多边形镶嵌成平面图形的条件,因为正三角形的内角和为60°,而正方形、正六边形的内角分别为90°、120°,由于60+90×2+120=360,故能进行平面镶嵌,进而得出即可.【解答】解:因为三种瓷砖都必须用到,所以在每一个顶点处正三角形1个,正方形2个,正六边形1个即可.如图:【点评】此题主要考查了平面镶嵌,解这类题,需要掌握多边形镶嵌成平面图形的条件,即围绕一点拼在一起的多边形的内角加在一起恰好组成一个周角.16.一个多边形少一个内角的度数和为2300°.(1)求它的边数;(2)求少的那个内角的度数.【考点】多边形内角与外角.【分析】根据n边形的内角和公式,则内角和应是180°的倍数,且每一个内角应大于0°而小于180度,根据这些条件进行分析求解即可.【解答】解:(1)∵2300°÷180°=12…140°,则边数是:12+1+2=15;(2)该内角应是180°﹣140°=40°.【点评】本题主要考查多边形内角和公式的灵活运用,解题的关键是找到相应度数的等量关系.注意多边形的一个内角一定大于0°,并且小于180度.17.求下图中x的值.【考点】多边形内角与外角.【分析】根据五边形的内角和定理即可列方程求解.【解答】解:根据五边形的内角和是(5﹣2)•180=540°得到:2x+120+150+x+90=540解得:x=60.【点评】此题比较简单,只要结合多边形的内角和公式来寻求等量关系,构建方程即可求解.。
快速解决简单的平面镶嵌问题在计算机图形学中,平面镶嵌是一种常见的问题,它涉及将一个或多个几何形状(如矩形、三角形等)无重叠地铺满一个平面。
快速解决简单的平面镶嵌问题是优化算法设计中的一个重要挑战。
本文将介绍一种解决简单平面镶嵌问题的快速算法。
一、问题描述简单的平面镶嵌问题要求将给定的几何形状在一个平面上无重叠地铺满,使得所有形状被完全包围且边界对齐。
这里我们限制所给几何形状只能是矩形,且不考虑旋转变换。
二、算法设计针对简单平面镶嵌问题,我设计了一种快速而有效的算法,具体步骤如下:1. 输入:给定一个平面大小和一系列矩形形状。
2. 对矩形形状按照面积从大到小排序,这样可以优先考虑大尺寸的矩形镶嵌。
3. 初始化平面空间,将其划分为一系列小的矩形单元格,每个单元格的大小等于最大矩形形状的尺寸。
4. 遍历所有要镶嵌的矩形形状,对于每个形状,从左上角开始逐个扫描单元格,找到可以容纳该形状的位置。
- 如果找到了合适的位置,将该形状放置在该单元格中,并更新单元格的状态。
- 如果遍历了整个平面还未找到合适位置,则回溯到上一个矩形形状,重新选择放置位置。
5. 当所有形状都被成功放置后,输出最终的平面布局。
三、算法分析该算法通过按照矩形形状的面积排序,并采用逐个扫描单元格的方式,快速找到合适的放置位置。
其时间复杂度主要取决于矩形形状数量和平面大小。
优点:1. 算法对简单平面镶嵌问题的解决速度较快,适用于大规模问题。
2. 通过合理的排序策略,能够优先考虑大尺寸形状的镶嵌,提高空间利用效率。
3. 通过回溯机制,能够灵活地处理无法放置的情况,保证算法的有效性。
缺点:1. 对于具有复杂形状、旋转变换等要求的镶嵌问题,该算法无法直接适用。
2. 算法对矩形形状的排序可能影响最终的镶嵌效果,需要根据实际情况进行调整。
四、实例分析假设有一个2D平面,尺寸为10x10,需要将以下5个矩形形状进行镶嵌:A(5x5)、B(4x3)、C(3x3)、D(2x2)、E(2x1)。
平面镶嵌知识点聚焦随着新课程改革的深入,中考试题也随着不断革新,在近年的中考试题中,出现了和平面镶嵌有关的问题,为了帮助大家学好平面镶嵌的问题,下面把平面镶嵌的知识要点进行简要归纳.知识点1、镶嵌的认识1.镶嵌:用一些不重叠摆放的多边形把平面的一部分完全覆盖,通常把这类问题叫做多边形覆盖(或平面镶嵌).2.实现镶嵌的条件:用多边形拼地板,即能拼成一个既不留下一丝空白,又不互相重叠的平面图形的条件是:围绕一点拼在一起的几个多边形的内角的和等于0360.平面密铺的含义:⑴平面图形的形状、大小完全相同;⑵拼接后彼此之间不留空隙,不能重叠;⑶若在每个拼接点处几个平面图形的内角和构成0360,则这些平面图形就能密铺.知识点2:实现平面镶嵌的常用方法 1、普通图形的镶嵌(1)任意三角形可以完成镶嵌 (2)任意四边形可以完成镶嵌2、用正多边形进行镶嵌:探究一:用一种正多边形镶嵌设所用正多边形的边数为n,且在一个顶点处有k 个正n 边形.根据上述限定条件有方程k ×n1802(0)一n =3600整理,得kn-2k-2n=0,即n=2k k 2一=2+2k 4一 n,k 皆为正整数, 当k=3时, n=2+234一=6 当k=4时, n=4当k=6时, n=3 进而限用一种正n 边形的镶嵌有三种情况: 正多边形的边数 一个顶点处正多边形的个数 3 6 4 4 63也就是说,若仅限于用一种正多边形镶嵌,符合条件的只有三角形、正方形和正六边形。
其相应的镶嵌图案如图1所示。
探究二:用多种正多边形镶嵌以正三角形和正四边形为例,设正三角形有x个,正四边形有y个,根据限定条件有方程600x+900y=3600整理,得2x+3y=12,得整数解x=3,y=2即:用3个正三角形和2个正方形可以镶嵌.类似可讨论出:(1)、用4个正三角形和1个正六边形可以镶嵌;用2个正三角形和2个正六边形可以镶嵌;(2)、用2个正五边形和1个正十边形可以镶嵌,等等.(3)、用1个正三角形与2个正十二边形(4)、用1个正四边形与2个正八边形(5)、3个正三角形与2个正方形第1种情况图解第5种情况图解第4种情况图解第(1)种情况图解(用2个正三角形和2个正六边形)探究三、用多种正多边形进行镶嵌,例如:(1)、1个正方形,1个正六边形与1个正十二边形(2)、1个正三角形,2个正方形与1个正六边形(3)、1个正三角形,1个正七边形与1个正42边形(4)、1个正三角形,1个正八边形与1个正24边形(5)、1个正三角形, 1个正九角形与1个正十八边形(6)、1个正三角形,1个正十边形,1个正十五边形,第(2)种情况图解(7)、1个正四边形,1个正五边形与1个正二十边形知识点例析例1.如果在一个顶点周围用两个正方形和n个正三角形恰好可以进行平面镶嵌,则n的值是( ) A.3 B.4 C.5 D.6例2.在美丽的岳阳南湖广场中心地带整修工程中,计划采用同一种正多边形地板砖铺设地面,在下面的地板砖:①正方形②正五边形③正六边形④正八边形中能够铺满地面的地板砖的种数有() A.1种 B.2种 C.3种 D.4种例3.下列正多边形的组合中,能够铺满地面(即平面镶嵌)的是( )A.正三角形和正四边形B.正四边形和正五边形C.正五边形和正六边形D.正六边形和正八边形例 4.小明家用瓷砖装修卫生间还有一块墙角面未完工(如图乙所示)挑选2块或3块余料进行铺设,请你帮小明设计两种不同的铺设方案(在下图中画出铺设示意图,并标出所选用每块余料的编号)。
“平面图形镶嵌问题”教学案例
一、设计背景
本节课问题的实际背景是日常生活中的铺地砖问题。
教材背景是学生刚学完的正多边形知识。
教学的主题是把日常生活中的铺地砖问题抽象为数学中的平面图形的完全镶嵌问题。
本节课设计的理论支撑点是建构主义的学习理论,这种理论认为学生的学习不是被动的接受,而是一种主动的探究与建构,认为各个个体对知识的理解随个人的经验、经历的不同而不同。
根据这个理论,教师在教学设计中充分考虑到学生的差异,设计了开放性的问题,教学中采用合作学习的方式。
二、实施过程
本节课的教学目标是:通过对平面图形镶嵌问题的探究与解决(当然不一定能完全解决)的过程,加深对正多边形的相关概念、性质的理解;了解数学知识在实际生产生活中的应用,培养学生应用数学解决实问题的意识和水平;优化思维品质,培养学生发散性思维水平及由特殊到一般的归纳水平;通过合作学习,培养学生团结协作的团队精神。
在上课的前两天,教师布置给学生一个任务,用纸片做一些正多边形的图片,说是上课要用,学生们都不知道教师葫芦里到底卖的什么药。
但因为这个班级每周都有一节数学研究性学习课,同学们都很喜欢这种课,在这种课上,大家能够充分展开想象的翅膀,体现自己的才能。
所以,各个学习小组的同学都相互合作,完成了老师布置的任务。
上课开始了,教师问学生:“大家见过自己家里地上铺的地砖及马路上人行道上铺的地砖吧?都是什么形状的啊?”这是一个学生非常熟悉的问题,同学们纷纷回答,有的是正方形的,有的是正六边形的。
教师接着追问:“那么,我们能否用其它正多边形来铺地面呢?要求没有空隙。
这就是今天我们要研究的平面图形镶嵌问题。
比如用正五边形,大家看行吗?于是同学们分成小组,动手实践,用事先剪好的正五边形纸片实行试验,马上发现不行。
教师又问,用正五边形不行,用正八边形行吗?学生通过实践发现也不行。
教师问学生,那么我们今天要研究的平面图形镶嵌问题,应该研究什么问题啊?经过思考,一位学生说:“我们应该研究用什么样的正多边形能够完成平面的镶嵌而不留空隙。
”另一位学生接着说:“我们还应该研究用两种以上的正多边形能不能完成平面的镶嵌。
”教师对这两位学生实行了表扬,说:“我们就是要善于提出问题,好,我们今天就一起来研究这两个问题吧!”
对第一个问题,同学们通过实验,很快就得出了结论,只有正三角形,正方形或正六边形这三种正多边形能够完成平面图形的镶嵌。
教师引导学生讨论,为什么只有这三种而没有其它正多边形了。
很快地,就有学生回答说,因为要使平面完全镶嵌不留空隙,正多边形的内角度数必须能把 360 整除,符合要求的正多边形只有正三角形、正方形和正六边形三种。
第一个问题解决了,接着同学们动手研究第二个问题,大家用两种不同边数的正多边形的纸片拼接在一起实行组合,拼出了各种各样的图形。
其中有的能完全镶嵌,例如用正六边形和正三角形,有的则不能完全镶嵌,留下了一些空隙,例如用正八边形和正方形。
教师把它们都挂在黑板上,供全班同学欣赏、评论。
这时,下课时间快到了,教师让学生对这节课实行了总结。
并提出了第三个问题让同学们课后去实行实践探究:你能否想出一个用同一种多边形(非正多边形)的地砖铺地面的方案?把你想到的方案画成草图。
三、案例分析
1 .本节课通过对几个平面图形的镶嵌问题实行研究,学生加深了对正多边的相关性质的理解。
例如对正多边的内角度数的理解提升了一个层次。
2 .因为研究的问题来自学生的日常生活实际,同学们一点也不感到陌生,所以兴致盎然,既提升了学习数学的兴趣和积极性,又初步了解了数学在生产生活中有着广泛的应用。
3 .以问题为主线层层深入,通过对问题的探究解决,学生参与了知识的发生过程,初步改变了学生的学习方式,培养了学生的实践水平和探究精神。
四、对案例的反思
1 .本节课应用的是正多边的知识,所以在用哪种正多边形能够完成平面图形的完全镶嵌这个个问题上能够进一步深化,可引导学生用数学的方法来证明只有正三角形、正方形、正六边形这三种正多边形能达到目的的准确性,从而进一步培养学生逻辑思维的严谨性。
2 .无空隙这个说法如何用数学语言来叙述?可引导学生归结为如下结论:拼接后各正多边形的顶点及边都是公共顶点与公共边。
3 .学生对本课主题很感兴趣,但教学手段略显单一。
是否能够设计多媒体教学课件,在演示时会更直观。