“有关面积客观性问题 ”的几种解题方法

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  近年来,全国各地中考卷中频频出现“面积问题”的试题,成为中考数学卷中的一个亮点,尤其是有关“面积问题”中的选择、填空等客观性题,直接求解,计算繁杂,甚至无法求解,应采用一定的技巧,运用正确的方法,巧算面积,化难为易,既能得出正确答案,又能节省答卷时间,可达到事半功倍之效果.下面,本人就以几个典型的试题为例,谈谈“有关面积客观性问题 ”的几种解题方法.
  
  一、割补法 
  
  例1 如图1,以BC为直径,在半径为2,圆心角为 的扇形内作半圆,交AB于点D,连接CD,则阴影部分的面积是( )
  
  (A) π-1(B) π-2
  (C) π 2 (D) 1 2π-2
  
  解析 :观察图形,可以适当进行“割”与“补”,从而组合成便于计算的几何图形,根据此图的条件,只要把弓形CD与弓形BD互换,即把弓形CD“割”下来“补”到弓形BD上,则阴影部分的面积就等于扇形ABC的面积减去△ADC的面积,故选(A).
  
  二、平移法 
  
  
  例2 下面是两位同学关于配有如图2的一道题目的争论:甲:“这道题不好算,给的条件也太少了!”乙:“为什么这么说?”甲:“你看,题目只告诉我们AB的长度等于24,却要求出阴影部分的面积!事实上我连这两个半圆的直径各是多少都不知道呢.”乙:“那,不过AB可是小半圆的切线,而且它和大半圆的直径也是平行的呀!”甲:“那也不顶用,我看一定是出题人把什么条件给遗漏啦!”请问,真是甲说的这么回事吗?如果不是,你能求出阴影部分的面积来吗?
  
  解析 :只要将小半圆向左平移至大、小半圆圆心重合的特殊位置时,已知条件就能充分利用,阴影部分的面积就能用整体思想解决.
  
  解: 甲说的不对,根据现有条件能求出阴影部分的面积,如图3,连结OC、OB,则OC⊥AB,CB=12,
  
  
  所以S阴影=S大半圆-S小半圆=
  π•OB2-π•OC2 2
  =π•BC2 2=72π.
  
  三、旋转法 
  
  例3 如图4,已知正比例函数与反比例函数的图象相交于A、B两点,A点坐标为(2,1),分别以A、B为圆心的圆与x轴相切,则图中两个阴影部分面积的和为 .
  
  
  
  
  解析 :根据图中两圆关于点O成中心对称的特征,以点O为旋转中心将其中一圆旋转到另一圆上,两个不规则的阴影部分刚好构成一个圆,很快就得两个阴影部分面积的和为π.
  
  四、翻折法 
  
  
  例4 如图5,扇形AOB的圆心角为直角,正方形OCDE内接于扇形,点C、E、O分别在OA、OB、弧AB上,过点A作AF⊥ED交ED的延长线于点F,垂足为F,如果正方形的边长为1,那么阴影部分面积为 .
  
  
  
  解析 :求图形的面积要注意观察图形的结构,此题的特征是I区域与II区域关于直线OD成轴对称,只要把I区域沿直线OD翻折到II区域,问题就转化为求矩形ACDF的面积.
  
  解: 因为OC=1,所以OD=OA= 2,
  所以
  S阴影=S矩形ABCD=AC•DC=
  (2-1)×1=2-1.
  
  五、比例法 
  
  
  例5 如图6,梯形ABCD被对角线分为4个小三角形,已知△AOB和△BOC的面积,分别为25 cm2和35 cm2,那么△DOC的面积是 cm2.
  
  
  解析 :在三角形中,在高相等的情况下,两个三角形的面积比等于底的比,利用这个等比关系就可以便捷地求出△DOC的面积.
  
  解 :
  S△AOD
  =S△BOC=35 cm2
  S△AOD S△ABO
  =DO BO
  =S△DOC
  S△BOC,
  
  
  求得
  S△DOC
  =49 cm2.
  
  六、规律法 
  
  例6 将n个边长都为1 cm的正方形按如图7所示的方法摆放,点
  A1、A2、…、An分别是正方形的中心,则n个这样的正方形重叠部分(阴影部分)的面积和为()
   
  (A) 1 4cm2(B) n 4
   cm2
  (C) n-1 4 cm2 (D)
  (1 4)n cm2
  
  
  
  
  解析 :此题可先研究两个正方形重叠部分的面积,根据题意可知,点
  A1、A2、…、An分别是正方形的中心,所以
  A2与A1重叠部分为A1的面积的四分之一,以此类推.若两个正方形的重叠面积为1个正方形面积的
  1 4cm2,则三个正方形的重叠面积为2个
  1 4cm2,四个正方形的重叠面积为3个
  1 4 cm2,于是从一般到特殊的转化,然后再从特殊到一般,得到n个这样的正方形重叠部分(阴影部分)的面积和为
  
  n-1 4 cm2,故选(C).
  
  七、实验法 
  
  例7 小明在操场上做游戏,他发现地上有一个不规则的封闭图形ABC,为了知道它的面积,小明在封闭图形内划出了一个半径为1米的圆,如图8,在不远处向圈内掷石子,且记录如下,则封闭图形ABC的面积是平方米.
  
  
  掷石子次数石子落在的区域 50次 150次 300次
  石子落在⊙O内(含⊙O上)次数 14 43 93
  石子落在阴影内的次数 19 85 186
  
  解析 :不规则的封闭图形ABC的面积难以用常规方法解决,但根据小明游戏实验的启发,此类问题可以巧妙地转化为统计中的概率问题,因为经过较多次数的实验后发现:实验中,石子落在⊙O内(含⊙O上)的概率约为31%,石子落在封闭图形ABC的概率约为93%,从而推出封闭图形ABC的面积约为⊙O面积π的3倍,约
  3π平方米.
  
  八、数形结合法
  
  
   例8 在直线l上依次摆放着七个正方形(如图9).已知斜放置的三个正方形的面积分别是1,2,3,正放置的四个正方形的面积依次是S1,S2,S3,S4,则S1+S2+S3+S4= .
  
  
  
  
  解析 :四个正方形的面积依次是S1,S2,S3,S4,可设它们的边长分别为a、b、c、d,不难证出△ABC≌△BDE,由直角三角形全等,再根据勾股定理,可得:
  a2+b2=1
  b2+c2=2,
  c2+d2=3.
  
  解得:a2+b2+ c2+d2=4,即S1+S2+S3+S4=4.
  
  “数缺形时少直观,形缺数时难入微.”数学中大量数的问题后面都隐含着形的信息,图形的特征上也体现着数的关系.我们要将抽象、复杂的数量关系,通过形的形象、直观揭示出来,以达到“形帮数”的目的;同时我们又要运用数的规律、数值的计算,来寻找处理形的方法,来达到“数促形”的目的.对于一些含有几何背景的填空题,若能数中思形,以形助数,则往往可以简捷地解决问题,得出正确的结果.
  
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