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巧算枫叶面积
〖数学广角〗
星期天,丁丁、小胖、圆圆一起去森林公园游玩,他们看到树林里的草地上有很多树叶,他们会提出什么问题进行研究呢?
〖智慧密码〗
“一片树叶的面积有多大呢?”
今天我们一起来研究:树叶的面积
小胖想:
这片树叶的面积是多少呢?
同学们,你们可以帮助他们吗?
丁丁:我们必须用一个标准的方格来测量。
这张方格纸每个小正方形的面积是1平方厘米。
也就是说,我们可以通过“数一数树叶占了多少个这样的面积单位”来求这个树叶的面积。
数的时候,你发现了什么?都是整格吗?那应该怎么办?
试试用格点法解决吧。
如下图,在一张由一组水平线和一组垂直线组成方格纸上,如果任意相邻平行线之间的距离都相等,我们就把这样两组平行线的交点称为格点(如下图中的红点),把图中相邻两个格点的距离看着一个单位长度,把每个小正方形的面积看作一个面积单位(如图中带阴影的方格)。
一个多边形的顶点如果全是格点,这个多边形就叫做格点多边形。
这种格点多边形的面积计算起来很方便,一般有三种方法:①规则的格点多边形,可以运用多边形的面积公式求出面积;
②一些简单而又特殊的格点多边形,可以通过数格子求出面积;③较复杂的不规则图形,一般用皮克公式计算。其中数格子的方法比较原始,很少用。
任意格点多边形,只要数出多边形周界上的格点的个数及图内格点的个数,就可用下面的皮克公式算出面积:
格点多边形面积=图内格点个数+周界格点数÷2-1
试一试:用格点法你知道树叶的面积是多少了吗?
〖牛刀小试〗
第一题:求下面各图形的面积。
【解析】:
图①是个平行四边形,周界上有10个格点,图内有4个格点,根据格点面积公式,图①的面积为:4+10÷2-1=8;
图②是个梯形,周界上有8个格点,图内有2个格点,根据格点面积公式,图②的面积为:2+8÷2-1=5;
图③是个三角形,周界上有6个格点,图内有4个格点,根据格点面积公式,图③的面积为:4+6÷2-1=6;
以上3个图形都是规则图形,但四年级学生还没有学过这3种图形的面积计算,不能用面积公式计算。
图④是个六边形,周界上有8个格点,图内有9个格点,根据格点面积公式,图④的面积为:9+8÷2-1=12。
这四个图形也可以用数格子的方法计算面积。
第二题:下图中喇叭、小猫、小狗的面积各是多少?
【解析】:
这三个图形都适合用格点面积公式计算面积。
喇叭周界上有8个格点,图内没有格点,面积为:0+8÷2-1=3;
小猫周界上有20个格点,图内有2个格点,面积为:2+20÷2-1=11;
小狗图案可以看着是两个格点多边形组成,先分别求出每个格点多边形的面积,再求出总面积。
躯干面积:0+12÷2-1=5;
尾巴面积:0+4÷2-1=1;
总面积:5+1=6。
像小狗图案这样,由两个或两个以上独立的格点多边形拼成的多边形,要求其总面积,一般先求出每个独立多边形的面积,再求和,以免发生漏数多个独立图形公共格点的错误。
〖俱乐部〗
皮克定理的证明:
将格点图中的每个点看作以这个点为圆心、以单位面积正方形的边长的一半为半径的圆。格点多边形图内的点对应的圆的面积都是图形面积的一部分;而在多边形边界上的点对应的圆的面积只有一半属于这个多边形,且多边形每个角上的圆属于图内的面积都不到半个圆,少了其外角对应的扇形面积,因任意多边形的外角和是360度,正好是个整圆,所以周界上圆在图内的面积为:周界格点数÷2-1
所以格点多边形面积为:图内格点个数+周界格点数÷2-1。
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