簡(jiǎn)單的面積計(jì)算是小學(xué)數(shù)學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容.要會(huì)計(jì)算面積,首先要能識(shí)別一些特別的圖形:正方形、三角形、平行四邊形、梯形等等,然后會(huì)計(jì)算這些圖形的面積.如果我們把這些圖形畫在方格紙上,不但容易識(shí)別,而且容易計(jì)算.
上面左圖是邊長(zhǎng)為 4的正方形,它的面積是 4×4= 16(格);右圖是 3×5的長(zhǎng)方形,它的面積是 3×5= 15(格).
上面左圖是一個(gè)銳角三角形,它的底是5,高是4,面積是 5×4÷2= 10(格);右圖是一個(gè)鈍角三角形,底是4,高也是4,它的面積是4×4÷2=8(格).這里特別說(shuō)明,這兩個(gè)三角形的高線一樣長(zhǎng),鈍角三角形的高線有可能在三角形的外面.
上面左圖是一個(gè)平行四邊形,底是5,高是3,它的面積是 5× 3= 15(格);右圖是一個(gè)梯形,上底是 4,下底是7,高是4,它的面積是
。4+7)×4÷2=22(格).
上面面積計(jì)算的單位用“格”,一格就是一個(gè)小正方形.如果小正方形邊長(zhǎng)是1厘米,1格就是1平方厘米;如果小正方形邊長(zhǎng)是1米,1格就是1平方米.也就是說(shuō)我們?cè)O(shè)定一個(gè)方格的邊長(zhǎng)是1個(gè)長(zhǎng)度單位,1格就是一個(gè)面積單位.在這一講中,我們直接用數(shù)表示長(zhǎng)度或面積,省略了相應(yīng)的長(zhǎng)度單位和面積單位.
一、三角形的面積
用直線組成的圖形,都可以劃分成若干個(gè)三角形來(lái)計(jì)算面積.三角形面積的計(jì)算公式是:
三角形面積= 底×高÷2.
這個(gè)公式是許多面積計(jì)算的基礎(chǔ).因此我們不僅要掌握這一公式,而且要會(huì)靈活運(yùn)用.
例1 右圖中BD長(zhǎng)是4,DC長(zhǎng)是2,那么三角形ABD的面積是三角形ADC面積的多少倍呢?
解:三角形ABD與三角形ADC的高相同.
三角形ABD面積=4×高÷2.
三角形 ADC面積=2×高÷2.
因此三角形ABD的面積是三角形ADC面積的2倍.注意:三角形的任意一邊都可以看作是底,這條邊上的高就是三角形的高,所以每個(gè)三角形都可看成有三個(gè)底,和相應(yīng)的三條高.
例2 右圖中,BD,DE,EC的長(zhǎng)分別是2,4,2.F是線段AE的中點(diǎn),三角形ABC的高為4.求三角形DFE的面積.
解: BC= 2+ 4+ 2= 8.
三角形 ABC面積= 8× 4÷2=16.
我們把A和D連成線段,組成三角形ADE,它與三角形ABC的高相同,而DE長(zhǎng)是4,也是BC的一半,因此三角形ADE面積是三角形ABC面積的一半.同樣道理,EF是AE的一半,三角形DFE面積是三角形ADE面積的一半.
三角形 DFE面積= 16÷4=4.
例3 右圖中長(zhǎng)方形的長(zhǎng)是20,寬是12,求它的內(nèi)部陰影部分面積.
解:ABEF也是一個(gè)長(zhǎng)方形,它內(nèi)部的三個(gè)三角形陰影部分高都與BE一樣長(zhǎng).
而三個(gè)三角形底邊的長(zhǎng)加起來(lái),就是FE的長(zhǎng).因此這三個(gè)三角形的面積之和是
FE×BE÷2,
它恰好是長(zhǎng)方形ABEF面積的一半.
同樣道理,F(xiàn)ECD也是長(zhǎng)方形,它內(nèi)部三個(gè)三角形(陰影部分)面積之和是它的面積的一半.
因此所有陰影的面積是長(zhǎng)方形ABCD面積的一半,也就是
20×12÷2=120.
通過(guò)方格紙,我們還可以從另一個(gè)途徑來(lái)求解.當(dāng)我們畫出中間兩個(gè)三角形的高線,把每個(gè)三角形分成兩個(gè)直角三角形后,圖中每個(gè)直角三角形都是某個(gè)長(zhǎng)方形的一半,而長(zhǎng)方形ABCD是由這若干個(gè)長(zhǎng)方形拼成.因此所有這些直角三角形(陰影部分)的面積之和是長(zhǎng)方形ABCD面積的的一半.
例4 右圖中,有四條線段的長(zhǎng)度已經(jīng)知道,還有兩個(gè)角是直角,那么四邊形ABCD(陰影部分)的面積是多少?
解:把A和C連成線段,四邊形ABCD就分成了兩個(gè),三角形ABC和三角形ADC.
對(duì)三角形ABC來(lái)說(shuō),AB是底邊,高是10,因此
面積=4×10÷2= 20.
對(duì)三角形 ADC來(lái)說(shuō), DC是底邊,高是 8,因此
面積=7×8÷2=28.
四邊形 ABCD面積= 20+ 28= 48.
這一例題再一次告訴我們,鈍角三角形的高線有可能是在三角形的外面.
例5 在邊長(zhǎng)為6的正方形內(nèi)有一個(gè)三角形BEF,線段AE=3,DF=2,求三角形BEF的面積.
解:要直接求出三角形BEF的面積是困難的,但容易求出下面列的三個(gè)直角三角形的面積
三角形 ABE面積=3×6×2= 9.
三角形 BCF面積= 6×(6-2)÷2= 12.
三角形 DEF面積=2×(6-3)÷2= 3.
我們只要用正方形面積減去這三個(gè)直角三角形的面積就能算出:
三角形 BEF面積=6×6-9-12-3=12.
例6 在右圖中,ABCD是長(zhǎng)方形,三條線段的長(zhǎng)度如圖所示,M是線段DE的中點(diǎn),求四邊形ABMD(陰影部分)的面積.
解:四邊形ABMD中,已知的太少,直接求它面積是不可能的,我們?cè)O(shè)法求出三角形DCE與三角形MBE的面積,然后用長(zhǎng)方形ABCD的面積減去它們,由此就可以求得四邊形ABMD的面積.
把M與C用線段連起來(lái),將三角形DCE分成兩個(gè)三角形.三角形 DCE的面積是 7×2÷2=7.
因?yàn)镸是線段DE的中點(diǎn),三角形DMC與三角形MCE面積相等,所以三角形MCE面積是 7÷2=3.5.
因?yàn)?BE= 8是 CE= 2的 4倍,三角形 MBE與三角形MCE高一樣,因此三角形MBE面積是
3.5×4=14.
長(zhǎng)方形 ABCD面積=7×(8+2)=70.
四邊形 ABMD面積=70-7- 14= 49.
二、有關(guān)正方形的問(wèn)題
先從等腰直角三角形講起.
一個(gè)直角三角形,它的兩條直角邊一樣長(zhǎng),這樣的直角三角形,就叫做等腰直角三角形.它有一個(gè)直角(90度),還有兩個(gè)角都是45度,通常在一副三角尺中.有一個(gè)就是等腰直角三角形.
兩個(gè)一樣的等腰直角三角形,可以拼成一個(gè)正方形,如圖(a).四個(gè)一樣的等腰直角三角形,也可以拼成一個(gè)正方形,如圖(b).
一個(gè)等腰直角三角形,當(dāng)知道它的直角邊長(zhǎng),從圖(a)知,它的面積是
直角邊長(zhǎng)的平方÷2.
當(dāng)知道它的斜邊長(zhǎng),從圖(b)知,它的面積是
斜邊的平方÷4
例7 右圖由六個(gè)等腰直角三角形組成.第一個(gè)三角形兩條直角邊長(zhǎng)是8.后一個(gè)三角形的直角邊長(zhǎng),恰好是前一個(gè)斜邊長(zhǎng)的一半,求這個(gè)圖形的面積.
解:從前面的圖形上可以知道,前一個(gè)等腰直角三角形的兩個(gè)拼成的正方形,等于后一個(gè)等腰直角三角形四個(gè)拼成的正方形.因此后一個(gè)三角形面積是前一個(gè)三角形面積的一半,第一個(gè)等腰直角三角形的面積是8×8÷2=32.
這一個(gè)圖形的面積是
32+16+ 8+ 4 + 2+1= 63.
例8 如右圖,兩個(gè)長(zhǎng)方形疊放在一起,小長(zhǎng)形的寬是2,A點(diǎn)是大長(zhǎng)方形一邊的中點(diǎn),并且三角形ABC是等腰直角三角形,那么圖中陰影部分的總面積是多少?
解:為了說(shuō)明的方便,在圖上標(biāo)上英文字母 D,E,F(xiàn),G.
三角形ABC的面積=2×2÷2=2.
三角形ABC,ADE,EFG都是等腰直角三角形.
三角形ABC的斜邊,與三角形ADE的直角邊一樣長(zhǎng),因此三角形 ADE面積=ABC面積×2=4.
三角形EFG的斜邊與三角形ABC的直角邊一樣長(zhǎng).因此三角形EFG面積=ABC面積÷2=1.
陰影部分的總面積是 4+1=5.
例9 如右圖,已知一個(gè)四邊形ABCD的兩條邊的長(zhǎng)度AD=7,BC=3,三個(gè)角的度數(shù):角 B和D是直角,角A是45°.求這個(gè)四邊形的面積.
解:這個(gè)圖形可以看作是一個(gè)等腰直角三角形ADE,切掉一個(gè)等腰直角三角形BCE.
因?yàn)?/font>
A是45°,角D是90°,角E是
180°-45°-90°= 45°,
所以ADE是等腰直角三角形,BCE也是等腰直角三角形.
四邊形ABCD的面積,是這兩個(gè)等腰直角三角形面積之差,即
7×7÷2-3×3÷2=20.
這是1994小學(xué)數(shù)學(xué)奧林匹克決賽試題.原來(lái)試題圖上并沒(méi)有畫出虛線三角形.參賽同學(xué)是不大容易想到把圖形補(bǔ)全成為等腰直角三角形.因此做對(duì)這道題的人數(shù)不多.但是有一些同學(xué),用直線AC把圖形分成兩個(gè)直角三角形,并認(rèn)為這兩個(gè)直角三角形是一樣的,這就大錯(cuò)特錯(cuò)了.這樣做,角 A是 45°,這一條件還用得上嗎?圖形上線段相等,兩個(gè)三角形相等,是不能靠眼睛來(lái)測(cè)定的,必須從幾何學(xué)上找出根據(jù),小學(xué)同學(xué)尚未學(xué)過(guò)幾何,千萬(wàn)不要隨便對(duì)圖形下結(jié)論.我們應(yīng)該從題目中已有的條件作為思考的線索.有45°和直角,你應(yīng)首先考慮等腰直角三角形.
現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)向正方形的問(wèn)題.
例10 在右圖 11×15的長(zhǎng)方形內(nèi),有四對(duì)正方形(標(biāo)號(hào)相同的兩個(gè)正方形為一對(duì)),每一對(duì)是相同的正方形,那么中間這個(gè)小正方形(陰影部分)面積是多少?
解:長(zhǎng)方形的寬,是“一”與“二”兩個(gè)正方形的邊長(zhǎng)之和,長(zhǎng)方形的長(zhǎng),是“一”、“三”與“二”三個(gè)正方形的邊長(zhǎng)之和.
長(zhǎng)-寬 =15-11=4
是“三”正方形的邊長(zhǎng).
寬又是兩個(gè)“三”正方形與中間小正方形的邊長(zhǎng)之和,因此
中間小正方形邊長(zhǎng)=11-4×2=3.
中間小正方形面積=3×3= 9.
如果把這一圖形,畫在方格紙上,就一目了然了.
例11 從一塊正方形土地中,劃出一塊寬為1米的長(zhǎng)方形土地(見(jiàn)圖),剩下的長(zhǎng)方形土地面積是15.75平方米.求劃出的長(zhǎng)方形土地的面積.
解:剩下的長(zhǎng)方形土地,我們已知道
長(zhǎng)-寬=1(米).
還知道它的面積是15.75平方米,那么能否從這一面積求出長(zhǎng)與寬之和呢?
如果能求出,那么與上面“差”的算式就形成和差問(wèn)題了.
我們把長(zhǎng)和寬拼在一起,如右圖.
從這個(gè)圖形還不能算出長(zhǎng)與寬之和,但是再拼上同樣的兩個(gè)正方形,如下圖就拼成一個(gè)大正方形,這個(gè)正方形的邊長(zhǎng),恰好是長(zhǎng)方形的長(zhǎng)與寬之和.
可是這個(gè)大正方形的中間還有一個(gè)空洞.它也是一個(gè)正方形,仔細(xì)觀察一下,就會(huì)發(fā)現(xiàn),它的邊長(zhǎng),恰好是長(zhǎng)方形的長(zhǎng)與寬之差,等于1米.
現(xiàn)在,我們就可以算出大正方形面積:
15.75×4+1×1= 64(平方米).
64是8×8,大正方形邊長(zhǎng)是 8米,也就是說(shuō)長(zhǎng)方形的
長(zhǎng)+寬=8(米).
因此
長(zhǎng)=(8+1)÷2= 4.5(米).
寬=8-4.5=3.5(米).
那么劃出的長(zhǎng)方形面積是
4.5×1=4. 5(平方米).
例12 如右圖.正方形ABCD與正方形EFGC并放在一起.已知小正方形EFGC的邊長(zhǎng)是6,求三角形AEG(陰影部分)的面積.
解:四邊形AECD是一個(gè)梯形.它的下底是AD,上底是EC,高是CD,因此
四邊形AECD面積=(小正方形邊長(zhǎng)+大正方形邊長(zhǎng))×大正方形邊長(zhǎng)÷2
三角形ADG是直角三角形,它的一條直角邊長(zhǎng)DG=(小正方形邊長(zhǎng)+大正方形邊長(zhǎng)),因此
三角形ADG面積=(小正方形邊長(zhǎng)+大正方形邊長(zhǎng))×大正方形邊長(zhǎng)÷2.
四邊形 AECD與三角形 ADG面積一樣大.四邊形AHCD是它們兩者共有,因此,三角形AEH與三角形HCG面積相等,都加上三角形EHG面積后,就有
陰影部分面積=三角形ECG面積
=小正方形面積的一半
= 6×6÷2=18.
十分有趣的是,影陰部分面積,只與小正方形邊長(zhǎng)有關(guān),而與大正方形邊長(zhǎng)卻沒(méi)有關(guān)系.
三、其他的面積
這一節(jié)將著重介紹求面積的常用思路和技巧.有些例題看起來(lái)不難,但可以給你啟發(fā)的內(nèi)容不少,請(qǐng)讀者仔細(xì)體會(huì).
例13 畫在方格紙上的一個(gè)用粗線圍成的圖形(如右圖),求它的面積.
解:直接計(jì)算粗線圍成的面積是困難的,我們通過(guò)扣除周圍正方形和直角三角形來(lái)計(jì)算.
周圍小正方形有3個(gè),面積為1的三角形有5個(gè),面積為1.5的三角形有1個(gè),因此圍成面積是
4×4-3-5-1.5=6.5.
例6與本題在解題思路上是完全類同的.
例14 下圖中 ABCD是 6×8的長(zhǎng)方形,AF長(zhǎng)是4,求陰影部分三角形AEF的面積.
解:三角形AEF中,我們知道一邊AF,但是不知道它的高多長(zhǎng),直接求它的面積是困難的.如果把它擴(kuò)大到三角形AEB,底邊AB,就是長(zhǎng)方形的長(zhǎng),高是長(zhǎng)方形的寬,即BC的長(zhǎng),面積就可以求出.三角形AEB的面積是長(zhǎng)方形面積的一半,而擴(kuò)大的三角形AFB是直角三角形,它的兩條直角邊的長(zhǎng)是知道的,很容易算出它的面積.因此
三角形AEF面積=(三角形 AEB面積)-(三角形 AFB面積)
。8×6÷2-4×8÷2
。 8.
這一例題告訴我們,有時(shí)我們把難求的圖形擴(kuò)大成易求的圖形,當(dāng)然擴(kuò)大的部分也要容易求出,從而間接地解決了問(wèn)題.前面例9的解法,也是這種思路.
例15 下左圖是一塊長(zhǎng)方形草地,長(zhǎng)方形的長(zhǎng)是16,寬是10.中間有兩條道路,一條是長(zhǎng)方形,一條是平行四邊形,那么有草部分的面積(陰影部分)有多大?
解:我們首先要弄清楚,平行四邊形面積有多大.平行四邊形的面積是底×高.從圖上可以看出,底是2,高恰好是長(zhǎng)方形的寬度.因此這個(gè)平行四邊形的面積與 10×2的長(zhǎng)方形面積相等.
可以設(shè)想,把這個(gè)平行四邊形換成 10×2的長(zhǎng)方形,再把橫豎兩條都移至邊上(如前頁(yè)右圖),草地部分面積(陰影部分)還是與原來(lái)一樣大小,因此
草地面積=(16-2)×(10-2)= 112.
例16 右圖是兩個(gè)相同的直角三角形疊在一起,求陰影部分的面積.
解:實(shí)際上,陰影部分是一個(gè)梯形,可是它的上底、下底和高都不知道,不能直接來(lái)求它的面積.
陰影部分與三角形BCE合在一起,就是原直角三角形.你是否看出, ABCD也是梯形,它和三角形BCE合在一起,也是原直角三角形.因此,梯形ABCD的面積與陰影部分面積一樣大.梯形ABCD的上底BC,是直角邊AD的長(zhǎng)減去3,高就是DC的長(zhǎng).因此陰影部分面積等于
梯形 ABCD面積=(8+8-3)×5÷2= 32.5.
上面兩個(gè)例子都啟發(fā)我們,如何把不容易算的面積,換成容易算的面積,數(shù)學(xué)上這叫等積變形.要想有這種“換”的本領(lǐng),首先要提高對(duì)圖形的觀察能力.
例17 下圖是兩個(gè)直角三角形疊放在一起形成的圖形.已知 AF,F(xiàn)E,EC都等于3, CB, BD都等于 4.求這個(gè)圖形的面積.
解:兩個(gè)直角三角形的面積是很容易求出的.
三角形ABC面積=(3+3+3)×4÷2=18.
三角形CDE面積=(4+4)× 3÷2=12.
這兩個(gè)直角三角形有一個(gè)重疊部分--四邊形BCEG,只要減去這個(gè)重疊部分,所求圖形的面積立即可以得出.
因?yàn)?AF= FE= EC=3,所以 AGF, FGE, EGC是三個(gè)面積相等的三角形.
因?yàn)镃B=BD=4,所以CGB,BGD是兩個(gè)面積相等的三角形.
2×三角形DEC面積
= 2×2×(三角形 GBC面積)+2×(三角形 GCE面積).
三角形ABC面積
= (三角形 GBC面積)+3×(三角形GCE面積).
四邊形BCEG面積
=(三角形GBC面積)+(三角形GCE面積)
=(2×12+18)÷5
。8.4.
所求圖形面積=12+ 18- 8.4=21.6.
例18 如下頁(yè)左圖,ABCG是4×7長(zhǎng)方形,DEFG是 2×10長(zhǎng)方形.求三角形 BCM與三角形 DEM面積之差.
解:三角形BCM與非陰影部分合起來(lái)是梯形ABEF.三角形DEM與非陰影部分合起來(lái)是兩個(gè)長(zhǎng)方形的和.
(三角形BCM面積)-(三角形DEM面積)
=(梯形ABEF面積)-(兩個(gè)長(zhǎng)方形面積之和
=(7+10)×(4+2)÷2-(4×7 + 2×10)
=3.
例19 上右圖中,在長(zhǎng)方形內(nèi)畫了一些直線,已知邊上有三塊面積分別是13,35,49.那么圖中陰影部分的面積是多少?
解:所求的影陰部分,恰好是三角形ABC與三角形CDE的公共部分,而面積為13,49,35這三塊是長(zhǎng)方形中沒(méi)有被三角形ABC與三角形CDE蓋住的部分,因此
。ㄈ切 ABC面積)+(三角形CDE面積)+(13+49+35)
。剑ㄩL(zhǎng)方形面積)+(陰影部分面積).
三角形ABC,底是長(zhǎng)方形的長(zhǎng),高是長(zhǎng)方形的寬;三角形CDE,底是長(zhǎng)方形的寬,高是長(zhǎng)方形的長(zhǎng).因此,三角形ABC面積,與三角形CDE面積,都是長(zhǎng)方形面積的一半,就有
陰影部分面積=13 + 49+ 35= 97.