求解平面图形的面积的巧妙方法

求解平面图形的面积的巧妙方法

安徽省灵璧县黄湾中学(234213) 华兴恒

[email protected]

求解平面图形的面积是初中平面几何中经常遇到的问题,由于此类问题形式多样,花样不断翻新,因此许多同学对此类问题常常是感到无从下手。为了提高同学们求解此类问题的能力,下面举例介绍几种巧妙的解法,希望能够对同学们有所启迪。

一 灵活利用公式

根据题设条件,灵活地选用有关面积的计算公式,通过计算直接求出图形的面积。这是最常用的一种解法。

例1 如图1所示,已知⊙ O 半径R = 33,A 为⊙O 上一点,过A 作一半径为r = 3的⊙O ′,两圆有另一交点B ,且∠O ′AO = 90°,求图形中阴影部分的面积。

简解 连接O ′B ,在Rt △AOO ′中,有tan ∠AO ′O ∴∠AO ′O = 60°,即∠AO ′B = 120°, ∴S 阴 = S 扇形O 'AB -S ∆O 'AB =πr 2-

O

图1

AO

=. 'A O

1

39312

. r sin120°= 3π- 42

二 巧用等积变换

根据“同(等)底等(同)高的两个三角形面积相等”进行等积变换,从而可快速、准确地求出图形的面积。

例2 如图2所示,在梯形ABCD 中,AB ∥CD ,E 为DC

的中点,三角形ACD 的面积为1,求△ECB 的面积。

简解 连接BD 。 ∵△ACD 与△BCD 同底等高,∴S △BCD = S △ACD = 1。

又E 为DC 的中点,∴S △ECB =

11

S ∆ECB =。 22

图2

三 妙转化为面积和差

根据所求面积与有关面积的关系(有事需要添加辅助线才能发现它们之间的关系),对有关面积进行加减运算求出面积。

例3 如图3所示,正方形ABCD 的面积为1,△PCB 为正三角形,求S △BPD 。

简解 ∵S △BPD = S △PBC + S△PCD - S △CPD ,S △PBC =sin30°=

3112×12sin60°

=,S △PCD =× ⨯1⨯

422

11,S △BCD =sin60°。 42

-111

∴S △BPD =+-=。

4442

四 善用割补的方法 将图形的某一部分切割,移到适当的位置,使所求面积转化为更加图3 规则或易于计算的图形,从而简捷、轻松的求出面积。

例4 如图4所示,矩形ABCD 的长和宽分别为a 和b (a > b ),它绕顶点A 旋转90°,

求CD 边扫过的阴影部分面积。

简解 若把矩形ABCD 正上方阴影部分绕A 点旋转90°,移到右下方,可以发现所求面积实际上是两个扇形面积之差,于是有:

111

S 阴=π(a 2+b 2) -πa 2=πb 2。

444

五 巧用面积比例

根据“相似三角形面积的比等于相似比的平方”或“等底(高)图4

的两个三角形的面积比等于其对应高(底)的比”,通过比例式求出面积。

例5 过△ABC 内任意一点P ,作三条直线平行各边,这些直线分该三角形面积为6个部分,其中△DPM 、△FNP 、△PEG 的面积分别为S 1、S 2、S 3,求△ABC 的面积。

简解 连接CP 。由题设可知四边形CMPG 、AFPD 、BEPN 均为平行四边形。

∵△PMD 与△PMC 等高,∴

S ∆PCM CM

=,即 S ∆PMD DM

图5

S 魿MPG CM GP

== ① 2S 1DM DM

S 3GP 由△PMD ∽△EGP 可得: ② =

DM S 1

由①、②可得S □CMPG =2S 1S 3;同理可得:S □AEPD =2S 1S 2;S □BEPN =2S 2S 3。 ∴S △ABC = S 1 + S 2 + S 3 + 2(S 1S 2+S 1S 3+S 2S 3) =(S 1+S 2+S 3) 2。

六 妙用部分与整体对比

根据图形中的特殊条件(如中点、中线、角平分线)添加辅助线,可以沟通整体面积与所求面积的关系,从而使问题获解。

例6 如图6所示,点E 、F 分别是平行四边形ABCD 边AB 、BC 的中点,记图形中阴影部分的面积和为S 1,非阴影部

分三个三角形的面积和为S 2,那么S 1 : S 2等于( )

A. 1 : 1 B. 3 : 2 C. 2 : 1 D. AB : BC 简解 连接BD 、BM 、BN ,延长BM 、BN 分别交AD 、CD 于G 、H ,易证AM = MN = NC,G 、H 分别为AD 、CD 的中点。根据等底等高的两个三角形的面积相等,易证□ABCD 被分成的12个小三角形面积两两相等。据此可知:S 1 =2 : 1,故应选C 。

图6

48

S □ABCD ,S 2 =S □ABCD ,则S 1 : S 2 = 1212

求解平面图形的面积的巧妙方法

安徽省灵璧县黄湾中学(234213) 华兴恒

[email protected]

求解平面图形的面积是初中平面几何中经常遇到的问题,由于此类问题形式多样,花样不断翻新,因此许多同学对此类问题常常是感到无从下手。为了提高同学们求解此类问题的能力,下面举例介绍几种巧妙的解法,希望能够对同学们有所启迪。

一 灵活利用公式

根据题设条件,灵活地选用有关面积的计算公式,通过计算直接求出图形的面积。这是最常用的一种解法。

例1 如图1所示,已知⊙ O 半径R = 33,A 为⊙O 上一点,过A 作一半径为r = 3的⊙O ′,两圆有另一交点B ,且∠O ′AO = 90°,求图形中阴影部分的面积。

简解 连接O ′B ,在Rt △AOO ′中,有tan ∠AO ′O ∴∠AO ′O = 60°,即∠AO ′B = 120°, ∴S 阴 = S 扇形O 'AB -S ∆O 'AB =πr 2-

O

图1

AO

=. 'A O

1

39312

. r sin120°= 3π- 42

二 巧用等积变换

根据“同(等)底等(同)高的两个三角形面积相等”进行等积变换,从而可快速、准确地求出图形的面积。

例2 如图2所示,在梯形ABCD 中,AB ∥CD ,E 为DC

的中点,三角形ACD 的面积为1,求△ECB 的面积。

简解 连接BD 。 ∵△ACD 与△BCD 同底等高,∴S △BCD = S △ACD = 1。

又E 为DC 的中点,∴S △ECB =

11

S ∆ECB =。 22

图2

三 妙转化为面积和差

根据所求面积与有关面积的关系(有事需要添加辅助线才能发现它们之间的关系),对有关面积进行加减运算求出面积。

例3 如图3所示,正方形ABCD 的面积为1,△PCB 为正三角形,求S △BPD 。

简解 ∵S △BPD = S △PBC + S△PCD - S △CPD ,S △PBC =sin30°=

3112×12sin60°

=,S △PCD =× ⨯1⨯

422

11,S △BCD =sin60°。 42

-111

∴S △BPD =+-=。

4442

四 善用割补的方法 将图形的某一部分切割,移到适当的位置,使所求面积转化为更加图3 规则或易于计算的图形,从而简捷、轻松的求出面积。

例4 如图4所示,矩形ABCD 的长和宽分别为a 和b (a > b ),它绕顶点A 旋转90°,

求CD 边扫过的阴影部分面积。

简解 若把矩形ABCD 正上方阴影部分绕A 点旋转90°,移到右下方,可以发现所求面积实际上是两个扇形面积之差,于是有:

111

S 阴=π(a 2+b 2) -πa 2=πb 2。

444

五 巧用面积比例

根据“相似三角形面积的比等于相似比的平方”或“等底(高)图4

的两个三角形的面积比等于其对应高(底)的比”,通过比例式求出面积。

例5 过△ABC 内任意一点P ,作三条直线平行各边,这些直线分该三角形面积为6个部分,其中△DPM 、△FNP 、△PEG 的面积分别为S 1、S 2、S 3,求△ABC 的面积。

简解 连接CP 。由题设可知四边形CMPG 、AFPD 、BEPN 均为平行四边形。

∵△PMD 与△PMC 等高,∴

S ∆PCM CM

=,即 S ∆PMD DM

图5

S 魿MPG CM GP

== ① 2S 1DM DM

S 3GP 由△PMD ∽△EGP 可得: ② =

DM S 1

由①、②可得S □CMPG =2S 1S 3;同理可得:S □AEPD =2S 1S 2;S □BEPN =2S 2S 3。 ∴S △ABC = S 1 + S 2 + S 3 + 2(S 1S 2+S 1S 3+S 2S 3) =(S 1+S 2+S 3) 2。

六 妙用部分与整体对比

根据图形中的特殊条件(如中点、中线、角平分线)添加辅助线,可以沟通整体面积与所求面积的关系,从而使问题获解。

例6 如图6所示,点E 、F 分别是平行四边形ABCD 边AB 、BC 的中点,记图形中阴影部分的面积和为S 1,非阴影部

分三个三角形的面积和为S 2,那么S 1 : S 2等于( )

A. 1 : 1 B. 3 : 2 C. 2 : 1 D. AB : BC 简解 连接BD 、BM 、BN ,延长BM 、BN 分别交AD 、CD 于G 、H ,易证AM = MN = NC,G 、H 分别为AD 、CD 的中点。根据等底等高的两个三角形的面积相等,易证□ABCD 被分成的12个小三角形面积两两相等。据此可知:S 1 =2 : 1,故应选C 。

图6

48

S □ABCD ,S 2 =S □ABCD ,则S 1 : S 2 = 1212


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