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在计算阴影图形的面积时,遇到复杂图形,或不规则图形,或者图形虽简单但难以求出计算面积所需的有关线段或角时,通过图形变换、等积转化、和差转化等图形转化手段,或是在计算过程中运用一些代数的处理技巧,灵活转化,常常能顺利解决问题。
一、平移变换
图1
图2
图3
图4
三、翻折变换
例3 如图5,正方形ABCD的边长为4cm,求图中阴影部分的面积。
(2008年贵阳市中考)
图5
解 利用正方形的轴对称性(对角线AC是其一条对称轴)。将图中AC下方的阴影梯形沿AC翻折后,可与另两部分阴影图形拼成△ADC,显然,其面积为正方形ABCD面积的一半,8。
四、割补转化
例4 如图6,直线交坐标轴于A,B两点,以线段AB为边向上作正方形ABCD,过点A、D、C的抛物线与直线另一个交点为E。
图6
若正方形以每秒个单位长度的速度沿射线AB下滑,同时抛物线与正方形一起平移,D落在x轴上时停止下滑,求抛物线上C、E两点间的抛物线弧所扫过的面积。
分析 抛物线弧扫过的图形属不规则图形,直接计算较困难,但如果通过割补,把A'D'右侧的部分补于AD的右侧,则原不规则图形变成一个矩形。
图7
解 由勾股定理易知。当点D运动到x轴上时,
t=3,
由△AOB∽△D'A'B知
即 。
所以 ,
所以 。
五、和差转化
例5 如图8,△ABC中,BC=4,以点A为圆心,2为半径的⊙A与BC相切于点D,交AB于E,交AC于F,点P是⊙A上一点,且∠EPF=40°,则图中阴影部分的面积是()
图8
(2008年吉林省长春市中考)
解 不规则的阴影图形面积可看作△ABC与扇形AFB的面积之差。连接AD,由相切知,AD为△ABC中BC边上的高,其长为2,故。而由圆心角与圆周角的关系知,∠EAF=2∠EPF=80°,结合其半径为2,知面积为,因此阴影部分的面积为,选B。
例6 设计一个商标图案如图9中阴影部分,矩形ABCD中,AB=2BC,且AB=8cm,以点A为圆心,AD为半径作圆与BA的延长线相交于点F,则商标图案的面积等于()
图9
(2008年湖北省天门市中考)
解 由题意知,扇形AFD的半径为4,因此它的面积为4π,
所以
注:灵活选择规则图形,把不规则图形表示成规则图形的和差是解题的关键,有时还需要多次转化。
六、等积变化
例7 如图10,半圆的直径AB=10,P为AB上一点,点C、D为半圆的三等分点,则阴影部分的面积等于__。
(2007年四川省乐山市中考)
图10
图11
解 直接观察属不规则图形,连接CD,分割成一弓形和△PCD。易证明CD∥AB,因此△PCD的顶点P沿AB移动时,由同底等高的三角形面积相等知△PCD的面积在移动过程中始终不变。如图11,当P点移到圆心O时,△PCD变成了等积的△OCD,它和弓形组成一规则扇形OCD,其圆心角为60°,半径为5,故其面积为。
例8 如图12,正方形ABCD的边长为2,点E在AB边上。四边形EFGB也为正方形,设△AFC的面积为S,则()
图12
图13
A.S=2。B.S=2.4。
C.S=4。D.S与BE长度有关。
(2006江苏省淮安市中考)
解 直接计算,显然不可取。设FC交AB于点M,用AM把阴影三角形AFC分割成△AFM和△ACM,虽然可通过比例性质先求得BM的长再求得AM的长,从而分别求出△AFM和△ACM的面积并最终解决问题,但运算量较大。
如上页图13所示,如果将△AFM等积变形为△AGM,△ACM等积变形为△ADM,再组成△ADG,则由AD=2,高CD=2,其面积S=2易求。
注:局部等积变化,再行拼补是解题的关键。
七、整体计算
例9 Rt△ABC中,∠C=90°,AC=8,BC=6,两等圆⊙A、⊙B外切,那么图14中两个扇形(即阴影部分)的面积之和为()
图14
(2008年湖北省孝感市中考)
解 由勾股定理易求得AB=10,两等圆⊙A、⊙B的半径分别为5。但两扇形的圆心角∠A、∠B均不是特殊角,分别计算难。如果我们把两个扇形拼在一起,可拼成一个半径为5,圆心角为90°的扇形,其面积为,故选A。
八、设而不求
例10 如图15,平行四边形ABCD中,点E、F分别在边AB、BC上。
图15
(1)若AB=10,AB与CD间距离为8,AE=EB,BF=FC,求△DEF的面积。
(2)若△ADE、△BEF、△CDF的面积分别为5、3、4,求△DEF的面积。
(2006年江苏省江阴市中考)
解 (1)因为AB=10,AB与CD间距离为8,
注:本题采用先求平行四边形ABCD的面积,间接解决问题的方法。其中求平行四边形ABCD的面积是解决本题的关键,本题没有分别求其底与高(也求不出高和底),而是分别设为x和y,整体计算xy,从而求得平行四边形的面积。
九、方程消元
例11 如图16,Rt△ABC中,∠C=90°,AC=2,AB=4,分别以AC、BC为直径作半圆,则图中阴影部分的面积为__。
(2005年武汉市中考)
图16
观察上面三个式子,不难发现,①+②-③便可得阴影部分面积为
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