小学面积难题的关窍,无外乎“等积变换”这四个字
小学面积难题的关窍,无外乎“等积变换”这四个字
在小学数学中,求阴影部分面积是一个常见的难题,尤其是当阴影部分是三角形时。本文将为你揭示解决这类问题的核心原理——等积变换,并通过具体例题展示其应用。
拉窗帘模型:快速解题的利器
小学几何常见难题是求“阴影部分面积”。阴影部分通常又是三角形。这个三角形总不让你轻易知道底和高。不好算了。于是,你就看到网上刷屏的“拉窗帘”模型。
所谓拉窗帘模型就是:两条平行线之间夹的三角形,只要底不变,无论顶点如何移动,面积都不会变。因为,平行线之间的距离是一定的。
利用这一点可以在求阴影面积的题目中“大展拳脚”——
- 小学生的“阴影面积求值”多在正方形中进行;
- 而正方形,有两对平行线。
明白这点,遇到求阴影面积:
- 孩子们要先找平行线和三角形的底边;
- 找到后,把平行线所夹的三角形沿着平行线来回“拉动”;
- 然后把不规则的三角形“拉”到规则位置;
- 这样三角形的面积(阴影部分的面积)就呼之欲出了。
让我们计算红色阴影部分的面积。乍一看不好算。运用拉窗帘模型:
- 找到大正方形的平行线、找到三角形的底边。
- 把不好算的面积1和2部分,转移到3和4部分。
- 接下来,根据边长,就能轻松解答。
是不是感觉很利落、畅快?是,我也觉得挺好——高效解题的爽感谁都想要。
然而,值得注意的是:
- 这是高手总结出来的模型,像这样的模型很多,掌握多了,的确能够快速解题。
- 但模型虽好,我们不能被它框住,要理解背后的本质,才能以不变应万变。
等积变换:解题的本质
三角形的面积公式是s=½ah。a是底,h是高。等积就是等面积,要使三角形面积相等,有很多种情况:
- 最简单的,底相等、高相等;
- 来点变化,底乘高相等。底和高可以不相等——底可以扩大,高可以缩小。记住这点!
遇到求阴影面积,刻意去找一找面积相等的部分,题目也被你快速解出。举个例子。下图如果用拉窗帘的方法是:找平行线、把三角形变换到合适位置、求解。而等积变换是:
- 看看有没有办法把不好算的阴影部分转移一下。
- 那么转移要么等高等底转移,要么乘积相等转移。
- 在正方形里,通常都是等高等底转移。那么,找到相同的底和高就行了。
两种方法,其实不差什么。“拉窗帘”也没有更便捷,只是更好记——也给不知道如何等积变换的孩子提供了一个抓手。但不要依赖它。因为,在数学中我们更应该重视的是【定性分析】。等积变换属于【定性分析】——它是从概念出发延伸的方法。在数学中有定量分析也有定性分析,定性分析是要在定量分析前面的。也就是要从概念出发,接近更本质的东西,这样可以触达更多。
比如下面这道题,是初中数学的内容。那么,我们也能拉窗帘吗?显然不好使了。这时候我们要用等积变换。先看,菱形,遇到这种特殊四边形,你首先要把对角线连一连。因为所有的几何题,本质上都在算位置关系和数量关系。而特殊四边形的对角线:
互相平分(平行四边形)、互相垂直(菱形)、互相垂直且相等(正方形)、相等且互相平分(矩形),有这么多关系,为何不连?一连,立马找到一对面积相等的三角形。然后,你再把EC连起来。为啥不连?辅助线普通人不可能一下子看出来,见点就连一连,试一试,准没错。一连,又出现了面积相等的三角形。然后,再利用面积比来计算边长比,利用边长比来计算面积……就是这样:
- 通过找面积相等的三角形,不停变换;
- 最终把所有空白部分的三角形面积都计算出来;
- 题目可解了。
解题步骤,我写在下图中。
你看,求阴影面积,等积变换是关窍,而非“拉窗帘”。可以说拉窗帘是快捷方式,但是如果你总依赖快捷方式,格局就打不开。要用更本质的东西去解题,这样才能触类旁通。