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​这道题真的不能用割补法?你思考不够!

时间:2022-11-11 13:19:44

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​这道题真的不能用割补法?你思考不够!

在求图形面积的方法中,最简单的莫不过规则图形,直接用面积公式,例如三角形、平行四边形、梯形、圆等;稍复杂一点的用割补法化为规则图形,例如三角形、四边形、多边形、扇形、弓形等;放到坐标系中,割补法用途更是广泛,基本上,任何坐标系中的三角形,无论位置如何,均可采用割补法求出其面积。但是,凡事也有例外,并非所有的三角形面积割补都那么顺利。

题目

已知:平面直角坐标系中,A(a,3),B(b,6),C(c,1),a,b,c都为实数,并且满足3b-5c=-2a-18,4b-c=3a+10.

(1)请直接用含a的代数式表示b和c;

(2)当实数a变化时,判断△ABC的面积是否发生改变?若不变,求其值;若变化,求其变化范围;

(3)当实数a变化时,若线段AB与y轴相交,线段OB与线段AC交于点P,且△PAB与△PBC面积相等,求实数a的取值范围。

解析:

(1)解一个含参数a的二元一次方程组,得b=a+4,c=a+6;

(2)其实我觉得只要认真理解了题目中各点的坐标含义,此问不难回答,A,B,C三个点的纵坐标均为定值,所不同的只有横坐标,而在第1小题中,我们发现点B和点C分别在A右边4个单位 和6个单位,即它们横坐标的差是相同的,这意味着整个△ABC随a的变化沿x轴方向平移,面积当然不变,下面我们用含a的代数式来表示△ABC面积,看是否确实不变,如下图:

根据刚才对坐标的分析,我们分别过点B作x轴的平行线,过点A和C作y轴的平行线,这样将△ABC补成一个梯形ACED,于是它的面积可用梯形ACED减去△ADB和△BCE,而图中的AD=3,BD=4,BE=2,CE=5,因此梯形面积为(3+5)×6÷2=24,△ADB面积为3×4÷2=6,△BCE面积为2×5÷2=5,所以△ABC面积为13;

(3)是否可以继续使用割补法来表示△ABP和△BCP的面积呢?许多学生在考试中尝试过不行,因为割补法要想成功,各顶点坐标要知道,图中点P坐标未知,因此与P有关的线段长度不可得,于是割补法失败,就此陷入困境。

虽然第一次尝试失败,但我们如果找到失败的根源,是有可能寻找到新的方法的。点P坐标未知,所以△ABP和△BCP无法割补,那能否得到这两个三角形面积的哪些结论呢?通过观察我们发现它们共边,即BP,以它为两个三角形的公共底,则可得它们的高的大小关系,不妨设△ABP中BP边上高为m,而△BCP中BP边上高为n,由题目条件可知m>n,BP所在直线为OB,这说明以OB为公共底的两个三角形面积大小也是已知的,因此连接AO和CO,如下图:

在m>n的条件下,我们可判断△AOB的面积比△BOC的面积大,而这两个三角形的三个顶点是已知的,因此它们可用割补法表示,同样按上一小题的方法割补,△AOB可看作四边形AOBD减去△ADB,而四边形AOBD又由梯形AOFD和△BOF构成,于是根据点的坐标,得△AOB的面积是(3+6)×(-a)÷2+6(a+4)÷2-6=6-1.5a,△BOC可看作梯形OCEF减去△BCF和△BOF,得△BOC的面积是(6+5)×(a+6)÷2-6(a+4)÷2-5=2.5a+16,现在可列不等式了,6-1.5a>2.5a+16,解得a<-2.5;

注意到变化过程中,须保证线段AB与y轴有交点,即点A在y轴左侧,而点B在y轴右侧,即a≤0且a+4≥0,解得-4≤a≤0;

综上所述,a的取值范围是-4≤a<-2.5.

解题反思

在讲完这道题目后,及时给学生进行归纳总结,是必不可少的步骤,究竟什么类型的问题可用割补法呢?常规面积公式不好求,且各顶点坐标已知(包含用字母表示)。本题设置的难点恰恰是点P坐标未知,因此不少学生在考完后也坦言,在表示△ABP和△BCP面积时耗费大量时间。既然点P坐标未知,那总有已知的吧!于是,点O便作为突破口,连接OA和OC后,问题转化成曾解决的割补法。

割补法在本题中还有别的方式,向y轴作垂线也行,过程类似,难度相当,不再赘述。对于七年级学生来讲,此题有一定难度,如何让学生在这节课后遇到同类问题依然有法可想,是考验学生反思能力的时候,也考验老师引导学生反思的能力。解题和讲题,通常是数学复习课中最常见的课堂环节,而要高效完成它,不能挤占学生的思考时间,每道题讲完,要留有一定时间给学生思考,刚刚开始不会反思,老师的作用就凸显了,教会学生反思,自己得先学会反思。

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