多边形的面积

官方数学老师·11 页·入门(第一次接触这个概念)·0 次浏览·3 天前
几何面积入门图解

多边形的面积

从一块田地讲起,彻底搞懂三角形、长方形、梯形的面积怎么算

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几何面积入门图解

多边形的面积

从一块田地讲起,彻底搞懂三角形、长方形、梯形的面积怎么算

1第 1 页 · 多边形的面积

图形转化求面积

小明遇到一块奇怪的图形,既不是长方形也不是三角形,怎么算面积?老师教他一个妙招:动手「剪一剪、拼一拼」,把不会的图形变成会的图形!

图形转化
把不会算的图形,通过剪拼变成会算的简单图形
剪与拼
沿直线剪开(割),把一部分挪到别处再拼上(补)
常用目标
最常转化成长方形或正方形,因为面积公式最简单
面积守恒
剪拼只改变形状,整体面积不会增加也不会减少
玩七巧板对应 →图形转化求面积

七巧板打乱拼出新图案,总面积不变;剪拼图形位置变,面积也守恒

2第 2 页 · 图形转化求面积

利用底和高计算面积

上一页我们把平行四边形切拼成长方形,发现面积可以拆成「长 × 宽」。其实三角形、梯形也能用「底和高」来算——关键在于底和高必须像墙角那样垂直。

底和高必须垂直
底可以是任一边,高是从对边(或对边所在直线)向底作的垂直线段
平行四边形
面积 = 底 × 高,相当于把斜边拉直后的长方形
三角形
面积 = 底 × 高 ÷ 2,因为两个同样的三角形能拼成平行四边形
梯形
面积 = (上底 + 下底) × 高 ÷ 2,两个同样的梯形可拼成平行四边形
量房间地面对应 →底和高

地面长度是底,墙面垂直高度是高,二者像墙角那样成 90°

S平行四边形=×S三角形=×2S梯形=(上底+下底)×2S_{\text{平行四边形}} = \text{底} \times \text{高} \quad S_{\text{三角形}} = \dfrac{\text{底} \times \text{高}}{2} \quad S_{\text{梯形}} = \dfrac{(\text{上底}+\text{下底}) \times \text{高}}{2}
3第 3 页 · 利用底和高计算面积

利用方格估计面积

上节课我们用底和高直接算出了规则图形的面积。可要是遇到一块弯弯绕绕的地图地块,没有现成公式怎么办?这节课学个'笨办法'——数方格。

方格铺底
把图形画在方格纸上,每个小格的面积已知(通常取1)
分类计数
完全在图形内的方格算满格,边界穿过的估半格
累加估值
把所有方格的面积贡献加在一起,就得到近似面积
越细越准
方格越小、越密,估计值就越接近真实面积
铺瓷砖估房间面积对应 →数方格估图形面积

整块瓷砖对应完整方格,裁开的小块对应边界方格按比例估

4第 4 页 · 利用方格估计面积

平行四边形的面积

前面用割补法把陌生图形变成会算的图形。把平行四边形沿高剪开,把直角三角形平移到另一侧,就能发现:它可以变成长方形,面积没有改变。

割补转化
沿高剪下直角三角形,平移到另一侧,图形象长方形,面积不变。
面积公式
底和高分别用 a、h 表示,面积 S=ah。
底高对应
底和高必须互相垂直;与底相邻的斜边不能直接当高。
典型应用
求菜地、平行四边形地砖面积时,先找对应的底和高。
斜放的纸片对应 →平行四边形割补成长方形

纸片的一角对应直角三角形;平移后补成长方形的缺口,纸片占地不变。

S=ahS=ah
5第 5 页 · 平行四边形的面积

三角形的面积

上页刚算出平行四边形面积 = 底 × 高。三条边就能围成的三角形看似更简单,巧的是,它的面积恰好来自平行四边形——因为一个平行四边形能切成两个全等三角形。

面积定义
三角形三条边围成的封闭平面图形的大小
面积公式
S = 底 × 高 ÷ 2,和平行四边形只差一个 ÷2
公式来源
两个完全相同的三角形可拼成一个平行四边形,面积是其一半
必备条件
必须同时知道底和对应的高,仅知三边长度不能直接算出
沿对角线剪开平行四边形对应 →三角形面积 = 平行四边形面积 ÷ 2

一刀下去得到两个全等三角形,所以一个三角形正是平行四边形的一半

S=×2S = \dfrac{底 \times 高}{2}
6第 6 页 · 三角形的面积

梯形的面积

上一节我们学了三角形面积等于底乘高再除以 2。今天来看另一种常见图形——梯形。它看起来不对称,但有一个巧妙的转化方法可以快速求出面积。

梯形的特征
只有一组对边平行,平行两边分别叫上底和下底
拼成平行四边形
两个完全相同的梯形,旋转或翻转后可拼成平行四边形
面积公式
上底与下底之和乘以高,再除以 2
两块相同梯形饼干翻转拼接对应 →梯形面积公式推导

一正一反拼成平行四边形,它的面积等于两个梯形面积之和

S=(a+b)h2S = \dfrac{(a+b)h}{2}
7第 7 页 · 梯形的面积

面积转化方法

上几页我们学了平行四边形、三角形、梯形的面积,都是把它们「变」成长方形再算的。其实这种「变形求面积」的思路不止这些——遇到组合图形、不规则图形时,也一样能用。

核心思路
把不会算的图形,剪拼成会算的图形(通常是长方形)
面积守恒
剪拼前后总面积不变,只是形状改变
常用手段
剪开、平移、旋转、翻折,把不规则部分凑成规则图形
适用场景
基本图形、组合图形、不规则图形都能用这一招
折纸剪开后重拼对应 →面积转化

纸片总面积不变,重新拼成长方形后就能直接量边长算面积

8第 8 页 · 面积转化方法

数方格估计面积

上一页我们看到方格能帮我们算面积。但真要动手数的时候——比如树叶、不规则图形——该按什么规则数?这背后其实有讲究。

历史背景
古时测绘师没有公式,就是靠蒙方格纸一格一格数土地
数格规则
整格算1,超过半格算1,不满半格舍去——约定俗成
精度可控
格子越细结果越准,1毫米方格比1厘米方格更接近真实值
思想延伸
格子无限细分再求和,思路接近微积分的积分思想
数瓷砖估算地面对应 →数方格估算面积

每块瓷砖就是一个方格,数清块数就知总面积

Sn×a2S \approx n \times a^2
9第 9 页 · 数方格估计面积

本节要点

  • 转化是核心思路:不会算就剪拼成长方形、三角形
  • 底×高÷2 是三角形和梯形的统一套路
  • 高必须与底垂直,斜边不能当高用
  • 公式不好使时,回归方格估算法
延伸主题:组合图形的面积圆的面积面积单位换算
10第 10 页 · 本节要点

课后思考

先自己想,再看参考答案。三个问题分别对应回顾、应用和迁移。

1为什么把平行四边形剪拼成长方形后,明明形状变了,面积却一定相等?

参考答案剪拼只是把三角形'搬家',每块大小没变,合起来覆盖的还是原来的区域。平移不改变面积——这就是转化的根基。

2现实中很多图形不规则、没法剪拼,你还能用什么办法估出它的面积?

参考答案回到方格纸法:把图形画在方格上,不满一格的按半格估算,再加起来。虽然不够精确,但对不规则图形很实用。

3三角形和梯形的面积公式里都有'÷2',这个'2'背后有没有统一的原因?

参考答案两个完全相同的三角形能拼成平行四边形,所以三角形面积要'÷2'。同理,两个相同的梯形旋转拼接也是平行四边形——'÷2'的本质是'两个才是一个'。

11第 11 页 · 课后思考