小学奥数平面几何五种面积模型(等积鸟头蝶形相似共边).pdf
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1、小学奥数平面几何五种模型(等积,鸟头,蝶形,相似,共边)小学奥数平面几何五种模型(等积,鸟头,蝶形,相似,共边) 目标:熟练掌握五大面积模型等积,鸟头,蝶形,相似(含金字塔模型和沙漏模型) ,共 边(含燕尾模型和风筝模型) , 掌握五大面积模型的各种变形 知识点拨知识点拨 一、等积模型一、等积模型 等底等高的两个三角形面积相等; 两个三角形高相等,面积比等于它们的底之比; 两个三角形底相等,面积比等于它们的高之比; 如右图 12 :SSa b 夹 在 一 组 平 行 线 之 间 的 等 积 变 形 , 如 右 图 A C DB C D SS ; 反之,如果 ACDBCD SS ,则可知直线AB
2、平行于CD 等底等高的两个平行四边形面积相等(长方形和正方形可以看作特殊的平行四边形); 三角形面积等于与它等底等高的平行四边形面积的一半; 两个平行四边形高相等,面积比等于它们的底之比;两个平行四边形底相等,面积比 等于它们的高之比 二、鸟头定理二、鸟头定理 两个三角形中有一个角相等或互补,这两个三角形叫做共角三角形 共角三角形的面积比等于对应角(相等角或互补角)两夹边的乘积之比 如图在ABC中,,D E分别是,AB AC上的点如图 (或D在BA的延长线上,E在AC上), 则:():() ABCADE SSABACADAE E D C B A E D CB A 图 图 三、蝶形定理三、蝶形定
3、理 任意四边形中的比例关系(“蝶形定理”): 1243 :SSSS或者 1324 SSSS 1243 :AO OCSSSS 蝶形定理为我们提供了解决不规则四边形的面积问题的一个途 径通过构造模型,一方面可以使不规则四边形的面积关系与 四边形内的三角形相联系;另一方面,也可以得到与面积对应 的对角线的比例关系 梯形中比例关系(“梯形蝶形定理”): 22 13 :SSab 22 1324 :SSSSabab ab; S的对应份数为 2 ab ba S2S1 DC BA S4 S3 S2 S1 O D CB A A BC D O b a S3 S2 S1 S4 四、相似模型四、相似模型 (一)金字塔
4、模型 (二) 沙漏模型 G F E A BC D A BC DEF G ADAEDEAF ABACBCAG ; 22 : ADEABC SSAFAG : 所谓的相似三角形,就是形状相同,大小不同的三角形(只要其形状不改变,不论大小怎 样改变它们都相似),与相似三角形相关的常用的性质及定理如下: 相似三角形的一切对应线段的长度成比例,并且这个比例等于它们的相似比; 相似三角形的面积比等于它们相似比的平方; 连接三角形两边中点的线段叫做三角形的中位线 三角形中位线定理:三角形的中位线长等于它所对应的底边长的一半 相似三角形模型,给我们提供了三角形之间的边与面积关系相互转化的工具 在小学奥数里,出现
5、最多的情况是因为两条平行线而出现的相似三角形 五、共边定理(燕尾模型和风筝模型)五、共边定理(燕尾模型和风筝模型) 在三角形ABC中,AD,BE,CF相交于同一点O,那么 : ABOACO SSBD DC 上述定理给出了一个新的转化面积比与线段比的手段, 因为ABO和 ACO的形状很象燕子的尾巴,所以这个定理被称为燕尾定理该定 理在许多几何题目中都有着广泛的运用,它的特殊性在于,它可以 存在于任何一个三角形之中,为三角形中的三角形面积对应底边之 间提供互相联系的途径. 典型例题典型例题 【例【例 1】 如图, 正方形如图, 正方形ABCD的边长为的边长为 6,AE 1. .5,CF 2 长方形
6、长方形EFGH的面积为的面积为 【解析】 连接DE,DF,则长方形EFGH的面积是三角形DEF面积的二倍 三角形DEF的面积等于正方形的面积减去三个三角形的面积, 6 6 1.5 622 624.5 4216.5 DEF S ,所以长方形EFGH面积 为 33 【巩固】如【巩固】如图所示,正方形图所示,正方形ABCD的边长为的边长为8厘米,长方形厘米,长方形EBGF的长的长BG为为10厘米,那么长厘米,那么长 方形的宽为几厘米?方形的宽为几厘米? _ H _ G _ F _ E _ D _ C _ B _ A _ A _ B _ C _ D _ E _ F _ G _ H O F E D CB
7、 A 【解析】 本题主要是让学生会运用等底等高的两个平行四边形面积相等(长方形和正方形 可以看作特殊的平行四边形)三角形面积等于与它等底等高的平行四边形面积 的一半 证明:连接AG(我们通过ABG把这两个长方形和正方形联系在一起) 在正方形ABCD中, G 1 2 AB SABAB 边上的高, 1 2 ABGABCD SS (三角形面积等于与它等底等高的平行四边形面积的一半) 同理, 1 2 ABGEFGB SS 正方形ABCD与长方形EFGB面积相等 长方形的宽8 8 106.4 (厘米) 【例【例 2】 长方形长方形ABCD的面积为的面积为 36 2 cm,E、F、G为各边中点,为各边中点
8、,H为为AD边上任意一边上任意一点,点, 问阴影部分面积是多少问阴影部分面积是多少? H G F E D C B A 【解析】 解法一:寻找可利用的条件,连接BH、HC,如下图: H G F E D C B A 可得: 1 2 EHBAHB SS 、 1 2 FHBCHB SS 、 1 2 DHGDHC SS ,而 36 ABCDAHBCHBCHD SSSS 即 11 ()3618 22 EHBBHFDHGAHBCHBCHD SSSSSS ; 而 EHBBHFDHGEBF SSSSS 阴影 , 11111 ()()364.5 22228 EBF SBEBFABBC 所以阴影部分的面积是:181
9、84.513.5 EBF SS 阴影 解法二:特殊点法找H的特殊点,把H点与D点重合, 那么图形就可变成右图: _ A _ B _ G _ C _ E _ F _ D _ A _ B _ G _ C _ E _ F _ D G A B C D E F (H) 这样阴影部分的面积就是DEF的面积,根据鸟头定理,则有: 1111111 3636363613.5 2222222 ABCDAEDBEFCFD SSSSS 阴影 【巩固】【巩固】在边长为在边长为 6 6 厘米的正方形厘米的正方形ABCD内任取一点内任取一点P,将正方形的一组对边二等分,另,将正方形的一组对边二等分,另 一组对一组对边三等分
10、,分别与边三等分,分别与P点连接点连接, ,求求阴影阴影部分面积部分面积 P D C B A A B C D(P) P D C B A 【解析】 (法 1)特殊点法由于P是正方形内部任意一点,可采用特殊点法,假设P点 与A点重合,则阴影部分变为如上中图所示,图中的两个阴影三角形的面积分别 占正方形面积的 1 4 和 1 6 ,所以阴影部分的面积为 2 11 6()15 46 平方厘米 (法 2)连接PA、PC 由于PAD与PBC的面积之和等于正方形ABCD面积的一半,所以上、下两个阴 影三角形的面积之和等于正方形ABCD面积的 1 4 ,同理可知左、右两个阴影三角 形的面积之和等于正方形ABC
11、D面积的 1 6 ,所以阴影部分的面积为 2 11 6()15 46 平方厘米 【例【例 3】 如图所示,长方形如图所示,长方形ABCD内的阴影部分的面积之和为内的阴影部分的面积之和为 70,8AB ,15AD ,四,四 边形边形EFGO的面积为的面积为 O G F E D CB A 【解析】 利用图形中的包含关系可以先求出三角形AOE、DOG和四边形EFGO的面积之 和,以及三角形AOE和DOG的面积之和,进而求出四边形EFGO的面积 由于长方形ABCD的面积为15 8120,所以三角形BOC的面积为 1 12030 4 ,所 以三角形AOE和DOG的面积之和为 3 1207020 4 ;
12、又三角形AOE、DOG和四边形EFGO的面积之和为 11 12030 24 ,所以四边形 EFGO的面积为302010 另解: 从整体上来看, 四边形EFGO的面积三角形AFC面积三角形BFD面积 白色部分的面积,而三角形AFC面积三角形BFD面积为长方形面积的一半,即 60,白色部分的面积等于长方形面积减去阴影部分的面积,即1207050,所以 四边形的面积为605010 【巩固】如图,长方形【巩固】如图,长方形ABCD的面积是的面积是 36,E是是AD的三等分点,的三等分点,2AEED,则阴影部分,则阴影部分 的面积为的面积为 O A BC D E N M O A BC D E 【解析】
13、如图,连接OE 根据蝶形定理, 1 :1:1 2 COECDECAECDE ON NDSSSS ,所以 1 2 OENOED SS ; 1 :1:4 2 BOEBAEBDEBAE OM MASSSS ,所以 1 5 OEMOEA SS 又 11 3 34 OEDABCD SS 矩形 , 26 OEAOED SS ,所以阴影部分面积为: 11 362.7 25 【例【例 4】 已知已知ABC为等边三角形,面积为为等边三角形,面积为 400,D、E、F分别为三边的中点,已知甲、分别为三边的中点,已知甲、 乙、丙面积和为乙、丙面积和为 143,求阴影五边形的面积,求阴影五边形的面积( (丙是三角形丙
14、是三角形HBC) ) 丙 乙甲 H N M JIF E D CB A 【解析】 因为D、E、F分别为三边的中点,所以DE、DF、EF是三角形ABC的中位线, 也就与对应的边平行,根据面积比例模型,三角形ABN和三角形AMC的面积都 等于三角形ABC的一半,即为 200 根据图形的容斥关系,有 ABCABNAMCAMHN SSSSS 丙, 即400 200200 AMHN SS 丙 ,所以 AMHN SS 丙 又 ADFAMHN SSSSS 乙甲阴影 ,所以 1 14340043 4 ADF SSSSS 乙甲丙阴影 【例【例 5】 如图,已知如图,已知5CD ,7DE ,15EF ,6FG ,线
15、段,线段AB将图形分成两部分,左将图形分成两部分,左 边部分面积是边部分面积是 38,右边部分面积是,右边部分面积是 65,那么三角形,那么三角形ADG的面积是的面积是 G FEDC B A A B CDEF G 【解析】 连接AF,BD 根据题意可知,571527CF ;715628DG ; 所以, 15 27 BECBFF SS , 12 27 BECBFC SS , 21 28 AEGADG SS , 7 28 AEDADG SS , 于是: 2115 65 2827 ADGCBF SS ; 712 38 2827 ADGCBF SS ; 可得40 ADG S故三角形ADG的面积是 40
16、 【例【例 6】 如图在如图在ABC中,中,,D E分别是分别是,AB AC上的点,且上的点,且:2:5AD AB ,:4:7AE AC , 16 ADE S 平方厘米,求平方厘米,求ABC的面积的面积 E D C B A E D CB A 【解析】 连接BE,:2:5(2 4):(5 4) ADEABE SSAD AB , :4:7(4 5):(7 5) ABEABC SSAE AC , 所 以:(2 4):(7 5) ADEABC SS , 设 8 ADE S 份,则35 ABC S 份,16 ADE S 平方厘米,所以1份是2平方厘米,35份 就是70平方厘米,ABC的面积是70平方厘米
17、由此我们得到一个重要的定理, 共角定理:共角三角形的面积比等于对应角(相等角或互补角)两夹边的乘积之 比 【巩固】如图,三角形【巩固】如图,三角形ABC中,中,AB是是AD的的 5 倍,倍,AC是是AE的的 3 倍,如果三角形倍,如果三角形ADE的的 面积等于面积等于 1,那么三角形,那么三角形ABC的面积是多少?的面积是多少? E D CB A A BC D E 【解析】 连接BE 3ECAE 3 ABCABE SS 又5ABAD 515 ADEABEABC SSS,1515 ABCADE SS 【巩固】 如图, 三角形【巩固】 如图, 三角形ABC被分成了甲被分成了甲( (阴影部分阴影部分
18、) )、 乙两部分,、 乙两部分,4BDDC,3BE ,6AE , 乙部分面积是甲部分面积的几倍?乙部分面积是甲部分面积的几倍? 乙 甲 E D CB A A BC D E 甲 乙 【解析】 连接AD 3BE ,6AE 3ABBE,3 ABDBDE SS 又4BDDC, 2 ABCABD SS,6 ABCBDE SS,5SS 乙甲 【例【例 7】 如图在如图在ABC中,中,D在在BA的延长线上,的延长线上,E在在AC上,且上,且:5:2AB AD , :3:2AE EC ,12 ADE S 平方厘米,求平方厘米,求ABC的面积的面积 E D CB A E D CB A 【解析】 连接BE,:2
19、:5(2 3):(5 3) ADEABE SSAD AB :3:(32)(3 5): (32)5 ABEABC SSAE AC , 所以:(32): 5(32)6:25 ADEABC SS , 设6 ADE S 份, 则25 ABC S 份,12 ADE S 平方厘米,所以1份是2平方厘米,25份就是50平方厘米,ABC的面积是50平 方厘米由此我们得到一个重要的定理,共角定理:共角三角形的面积比等于对 应角(相等角或互补角)两夹边的乘积之比 【例【例 8】 如图,平行四边形如图,平行四边形ABCD,BEAB,2CFCB,3GDDC,4HAAD,平行,平行 四边形四边形ABCD的面积是的面积是
20、2, 求平行四边形求平行四边形ABCD与四边形与四边形EFGH的面积比的面积比 H G A B C D E F H G A B C D E F 【解析】 连接AC、BD根据共角定理 在ABC和BFE中,ABC与FBE互补, 1 11 1 33 ABC FBE SAB BC SBE BF 又1 ABC S ,所以3 FBE S 同理可得8 GCF S ,15 DHG S ,8 AEH S 所以88 15+3+236 EFGHAEHCFGDHGBEFABCD SSSSSS 所以 21 3618 ABCD EFGH S S 【例【例 9】 如图所示的四边形的面积等于多如图所示的四边形的面积等于多少?
21、少? O D C B A 13 13 12 12 13 13 12 12 【解析】 题目中要求的四边形既不是正方形也不是长方形,难以运用公式直接求面积. 我们可以利用旋转的方法对图形实施变换: 把三角形OAB绕顶点O逆时针旋转,使长为13的两条边重合,此时三角形OAB将 旋转到三角形OCD 的位置.这样, 通过旋转后所得到的新图形是一个边长为12的 正方形,且这个正方形的面积就是原来四边形的面积. 因此,原来四边形的面积为12 12144.(也可以用勾股定理) 【例【例 10】 如图所示,如图所示,ABC中,中,90ABC,3AB ,5BC ,以,以AC为一边向为一边向ABC外作外作 正方形正
22、方形ACDE,中心为,中心为O,求,求OBC的面积的面积 5 3 O A BC D E F 5 3 O A BC D E 【解析】 如图,将OAB沿着O点顺时针旋转90,到达OCF的位置 由于90ABC,90AOC,所以180OABOCB而OCFOAB , 所以180OCFOCB,那么B、C、F三点在一条直线上 由于OBOF,90BOFAOC ,所以BOF是等腰直角三角形,且斜边BF为 538,所以它的面积为 2 1 816 4 根据面积比例模型,OBC的面积为 5 1610 8 【例【例 11】 如图, 以正方如图, 以正方形的边形的边AB为斜边在正方形内作直角三角形为斜边在正方形内作直角三
23、角形ABE,90AEB,AC、 BD交于交于O已知已知AE、BE的长分别为的长分别为3cm、5cm,求三角形,求三角形OBE的面积的面积 A BC D O E F A BC D O E 【解析】 如图,连接DE,以A点为中心,将ADE顺时针旋转90到ABF的位置 那么90EAFEABBAFEABDAE ,而AEB也是90,所以四边形 AFBE是直角梯形,且3AFAE, 所以梯形AFBE的面积为: 1 35312 2 ( 2 cm) 又因为ABE是直角三角形,根据勾股定理, 22222 3534ABAEBE,所以 2 1 17 2 ABD SAB ( 2 cm) 那么17125 BDEABDAB
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