四边形面积 不规则四边形对角线定理

2024-12-0101:27:26综合资讯0

最近发布了一道五年级数学竞赛题目,内容为:给定两个正方形的面积差,如何计算一个不规则四边形的面积?这一题目考察了学生的思维深度与解题技巧,难度相当不小。若方法选择得当,答案可迅速算出;但若思路不对,往往会一筹莫展,甚至不得不放弃解答。

【贝笑题集】第465题:如图所示,两个正方形ABCD和CEFG相邻摆放,已知它们的面积差为10,要求求解四边形ABFG的面积。

许多同学初看此题,认为条件不足,无法得出答案。实际上,问题的关键就在于这两个正方形的边长或面积并不能单独计算出来。才导致了“缺少条件”的误解。为了能够计算出四边形的面积,我们必须有更多的信息,比如两个正方形的边长差或边长和。

解析一:图形旋转法

旋转四边形BCEF:我们将四边形BCEF绕点C逆时针旋转90度,使得BC边与CD边重合,CE边与CG边重合。旋转后,点G和F分别变成G'和F',接着连接F'D与F'G,如下图所示。

图形关系分析:旋转后的正方形CGF'G'与正方形CEFG是完全相同的,四边形BCEF与四边形CGF'D也是一样的,△BGF与△DG'F'也是全等的。可以看出F、G、F'三点在同一条直线上,或者说F'落在FG的延长线上。

延长FG边:将FG边延长,并与AD边相交于点H。

面积差公式:根据面积差公式,可以得出:

正方形ABCD的面积

正方形ABCD的面积−正方形CEFG的面积=正方形ABCD的面积−正方形CGF’G’的面积=长方形ABGH的面积+长方形DG’F’H的面积=10

对角线平分法:通过对角线平分长方形的面积,我们可以得到:

S△ABG=

×SABGH和S△DF

×SDG

△ABG和△DF'G'的面积之和为5。

面积相等的结论:由于△BGF与△DG'F'全等,得到:

S△BGF=S△DG

阴影部分的面积就是:

S阴影=S△ABG+S△BGF=5

解析二:图形翻折法

另一种解法是通过翻折图形。将正方形CEFG沿CG边翻折到正方形ABCD内,得到的图形与解析一中的步骤一致,最终结果相同。其过程可以参考解析一的推理。

解析三:分割法

我们还可以通过分割方法来解决问题。将正方形ABCD的右下角切割出一个与正方形CEFG相同的正方形,得到新的图形,再按照解析一的步骤继续操作,最后同样能够得出答案。

这三种解析方法在本质上是相同的,只是从不同的角度出发,采用了不同的思路来处理问题。

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