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坐标系中的不规则图形的面积

 许兴华数学 2016-10-24

坐标系中的不规则图形的面积 (文/袁朝川)

关于规则图形与不规则图形,没有明确定义。求图形面积的时候,三角形,平行四边形,矩形,菱形,正方形,梯形我们可以认为是规则的,因为它们都有面积公式,直接可以求出面积。在平面直角坐标系中,如果计算这些图形面积所需要的边与坐标轴平行(或垂直),且已知顶点的坐标,都可以直接求出这些图形的面积。如果计算这些图形面积所需要的边不与坐标轴平行(或垂直),我们可以认为它不规则,因为面积不好求,所以考虑借助平面直角坐标系的性质,通过向坐标轴作垂线(或平行)进行转化,将图形进行割补成一些边与坐标轴平行(或垂直),且顶点坐标已知的规则图形,通过规则图形面积的和差来计算这个不规则图形的面积。

割补法: 割法就是同样把图形割成几个规则图形,补法就是把图形补成一个规则图形. 教材回归 北师大版八上教材P73有这样一道题目, 在如图所示的直角坐标系中,四边形ABCD各个定点的坐标分别是A(0,0),B(3,6)C(14,8),D(16,0),确定这个四边形的面积.

坐标系中的不规则图形的面积

尽管顶点坐标已知,但是此四边形没有公式可以直接计算出面积,所以考虑使用割补法.割法: 过B,C分别作x轴的垂线交x轴于E,F,如图,根据点的坐标易求得,AE=3,BE=6,EF=11,DF=2,CF=8.

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(图为小王)

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为什么只往x轴作垂线?可以向y轴作垂线进行分割吗?当然可以如此分割,如下图,

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一一二十

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所以,在进行平面直角坐标系中的分割的时候,并无一定向x轴或者y轴作垂线的要求,都可以考虑,关键是分割之后的图形面积计算所需的线段长是否易得。也就是新得的点的坐标是否易求。 补法: 借助平面直角坐标系的性质,过C和D分别向y轴,x轴作垂线,交y轴于点E,两垂线交于点F,此时,四边形AEFD是矩形,

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四边形ABCE是不规则四边形,可以进行分割。方法也有多种,可以考虑连接BE,也可以考虑作y轴的垂线交y轴于G,

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都易求得梯形的面积为94. 割补法求面积是解决不规则图形面积时的通性通法,它的基本数学思想是化归,把复杂的不规则的图形的面积直接转化为易求的图形的面积的和差。 在坐标系中,常沿着坐标轴的方向进行割补,所以作辅助线的时候考虑与x轴(或y轴)垂直(或平行)。具体题目中,会有不同的办法,一般情况下,能用割法也能用补法,至于具体如何选择,看割补之后的所求规则图形的面积有关的线段是否易求。

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问题解决 例 如图,点A,B的坐标分别为(3,1),B(2,4),求△AOB的面积.

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此题尽管是三角形,顶点坐标已知,三边易求。但是高不易求,此时有两种思路:思路一:通过已知的三边判断此三角形是否特殊的三角形,如直角三角形, 如果是直角三角形,则可以直接计算面积。OA=AB= √10 ,OB=2 √5 ,OA²+AB²=OB², 所以△ABO是直角三角形,

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如果不是直角三角形,已知三边长用海伦公式可求三角形面积,但是就这道题而言,不推荐,因为三边长都是无理数,计算量大。也可以参考 《微专题》第47期(点击可直达第47期),已知三边,可求任意一边上的高,但计算量也不小。思路二:割补法.割法:过A,B分别向x,y作垂线如图,交于点D,易得AD=1,BD=3,

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在中考函数与三角形的面积有关题目中,如下割法更常见,

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过B作y轴平行线交OA于E,由于,已知直线OA易求,则易求E(2/3,1/3)

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补法:过A,B分别作x轴,y轴垂线如图所示,交于点C,与x轴交于点E,与y轴交于点D,如图,得到矩形OECD,C(3,4),E(3,0),D(0,4)

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此方法看似很多图形的和差,但是计算量很小,很直观,补成了一个矩形和几个直角三角形的面积的和差,易于计算,在函数与三角形的综合题中,与三角形面积有关的题目,也一定可以用这种办法表示图形面积。综上,在坐标系中求一个不规则图形的面积,割补法是通性通法,其体现的是转化的数学思想方法。规则图形直接计算,不规则图形考虑使用割补法。

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坐标系中的不规则图形的面积 【注】文章来源于微信公众号“袁朝川教师工作室”,经原作者授权转载。

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