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移动静止图形妙求阴影面积

2021-09-10于嘉帅

初中生学习指导·提升版 2021年2期
关键词:矩形阴影本题

于嘉帅

对于求复合图形的阴影面积问题,在无法直接应用公式进行计算时,可采用运动的观点,将图形的某个部位进行平移、旋转、翻折,就有可能将阴影图形转化为可求解的规则图形的组合,使解题过程简单明了.

一、平移

例1 如图1,矩形内有两个相邻的正方形,面积分别为4和2,那么阴影部分的面积为多少?

解析:将图1中下部分阴影图形向上平移,得到图2,则所求阴影面积为矩形面积减去两个正方形的面积.

易知[AE=2,EB=BC=2],所以[S陰影=(2+2)×2-2-4=22-2].

反思:本题巧妙之处在于通过平移得到[S阴影=S矩形-S大正方形-S小正方形].

二、旋转

例2 已知:如图3,矩形[ABCD]中,[AB=CD=a,AD=BC=2a],以[O]为圆心的半圆分别与矩形的[AB,AD,CD]边交于[B,E,C]三点.求阴影部分的面积.

解析:将图3中的[△DFE]绕点[F]按顺时针(或逆时针)方向旋转[180°],得到图4.很显然,[S阴影=S四分之一圆=πa24].

反思:本题利用旋转变换将图形进行补形,使阴影部分的面积化为四分之一圆的面积. 这种利用旋转变换求解的方法可以使问题迎刃而解.

三、翻折

例3 如图5,正方形[OCDE]内接于扇形,过点[A]作[AF⊥EF],交[ED]的延长线于[F],垂足为[F],如果正方形的边长为1,那么阴影部分的面积为多少?

解析:如图6,连接[OD],观察发现区域Ⅰ与区域Ⅱ关于直线[OD]成轴对称,所以只要把区域Ⅰ沿直线[OD]翻折到区域Ⅱ,求阴影部分的面积就转化为求矩形[ACDF]的面积.

[∵OC=1,∴OD=OA=2],

[∴S阴影=S矩形ACDF=AC·DC] [=(2-1)×1=2-1].

反思:求组合图形的面积,要注意观察图形的结构,通常应用割补法将其化归为几个规则图形面积的和差.本题借助轴对称,利用翻折变换将不规则图形化为矩形求解.

上述三种常用图形变换求解不规则图形阴影面积的关键是通过平移、旋转、翻折变换,将不规则图形转化为基本图形后求解. 只要我们熟悉并掌握了上述三种移动静止图形的方法,就能化繁为简,轻松获解.

如图7,在矩形[ABCD]中,横向阴影部分是矩形,另一阴影部分是平行四边形.根据图中标注的数据,计算图中空白部分的面积为 .

提示:将图7中阴影部分向左或向上平移至图8所示位置.由于移动前后阴影部分对应的底、高均未变化,故面积未变,而阴影面积却变为大矩形去掉两个小矩形了,空白部分也为矩形,其面积为[S空白部分=(a-c)·(b-c)=ab-ac-bc+c2].

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