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【思维训练】数学思维训练第九讲:等积变形(二)之一半模型

 刘老师数学日记 2023-10-02 发布于上海




2020.07.26

这是刘老师的数学日记推送的第484篇文章

同学们,我们今天开始数学思维训练的第九讲“等积变形(二)”。上一期说到的“等积变形”问题就是研究面积相等但形状不同的三角形以及它们之间的关系。今天在上期等积变形的基础上再去探究同底等高情况下的“一半模型”。

上一期,我们说到同底等高的三角形其面积是相等的。那如果同底等高的三角形和平行四边形,又会是什么关系呢?

1.问题:同底等高的三角形和平行四边形有何关系?

平行四边形面积=底×高,三角形面积=底×高÷2,所以在同底等高的情况下,平行四边形面积等于三角形面积的2倍或三角形的面积=平行四边形面积的一半。

在平行四边形中,阴影部分三角形和空白部分的三角形面积相等,都是平行四边形面积的一半。这里也称为一半模型。

因为这个三角形的底边和平行四边形底边重合,而其顶点在其对面平行边上,所以高也一样。

2.问题:同底等高的三角形和长方形有何关系?

类似地,如果在一个长方形中画一个三角形,其面积要是最大,该如何画呢?

一个长方形,如果沿对角线画出三角形,显然就是长方形面积的一半。除此之外,和上面平行四边形类似,三角形只要和长方形同底等高即可。

如果把三角形的顶点看成一个动点,不管它在长方形边上如何移动;这个三角形面积始终是长方形面积一半。并且,阴影部分=空白部分=整个图形的一半。

3.如果图形中有多个三角形,其面积之和与平行四边形(长方形)有何关系?

像上面这样的图形,阴影部分的面积之和其实还是等于空白部分的面积之和。当然想要证明的方法不止一种,既可以分割也可以把几个三角形顶点移动成拼成一个大三角形。当然还可以用演绎推理面积公式证明。

如果这个阴影部分的图是左右或上下两个三角形,并且有公共的顶点。其阴影部分面积之和=空白部分面积之和=长方形面积一半。最简单的方法就是把它们分割成长方形,就能看出阴影部分等于空白部分。

先看第一行,这个红色的线从左向右移动;第二行红色先从上往下移动。不变的是刚才的结论。

如果这个顶点(动点)在红色的线上移动,结论也依然成立。这个红线像一个“拉链”,不管这个动点在“拉链”上如何移动,依然符合“一半模型”的结论。

如果把这个动点沿着这条线移动到长方形外,这个阴影部分的面积之和依然是长方形的面积一半。

如果把长方形或平行四边形看成一张“嘴”,而阴影部分的三角形看成“牙齿”,可以形象称为“狗牙模型”。

“狗牙模型”的特点:

(1)“牙齿”要无重叠的占满“嘴巴”一条边

(2)“牙齿”的面积是“嘴巴”

可以通过视频了解一下:

3.一半模型的实际应用

上面两个题目都可以用一半模型(“狗牙”模型)加以解决,阴影部分面积=空白部分面积=平行四边形面积一半=10×8÷2=40(平方厘米)。

一半模型主要是指同底等高前提下三角形和平行四边形(或长方形)之间关系。,后续还会继续推出“等积变形”的其它模型。

看完文章记得点亮“在看”!

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