小学面积难题的关窍,无外乎“等积变换”这四个字

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这篇说小学求阴影面积的题目





01

拉窗帘


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。

(圆和不规则图形,属于中学部分,提前考是小升初内容,你懂的)


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。


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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。


比如下面这道题。


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。


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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。


那么,本质就在“等积变换”4个字里。



02

等积变换


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。


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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。


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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。


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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。


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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。




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