中考数学 | 割补法求面积极速版,90%学生不知道的考场利器 | 门道【32】

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中考数学 | 割补法求面积极速版,90%学生不知道的考场利器 | 门道【32】

【导读】

已知平面上三个点 (x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃),它们围成的三角形面积。

你听过"鞋带公式"吗?

名字独特,公式老长,下标一堆:

S = 1/2 · |x₁y₂ + x₂y₃ + x₃y₁ − x₁y₃ − x₂y₁ − x₃y₂|

背得清楚吗?考试敢用吗?

还是老老实实用割补法吧。


割补法:简单,但有点慢

已知△ABC三个顶点坐标是 A(1,1)、B(4,2)、C(3,5),求 S△ABC。

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画一个外接矩形,横坐标从 1 到 4,宽 3;

纵坐标从 1 到 5,高 4,矩形面积是 12。

然后减去外面三个直角三角形,答案是 5。

从找矩形边界、算长宽、算三个三角形、连减三次。

一道题至少五六步,慢,易错。

有没有更快的好方法?


平移-交叉相乘法:割补法的"极速版"

割补法之所以步骤多,是因为三个顶点分散在坐标平面各个位置。

思路:如果先平移图形,把其中一个顶点平移到原点,再用割补法呢?

平移不改变图形形状,面积当然不变,但计算会简单很多。

还是刚才那道题,如果把 A(1,1) 平移到原点,也就是所有点的横纵坐标都减去 1:

平移前:A(1,1)、B(4,2)、C(3,5)

平移后:A(0,0)、B(3,1)、C(2,4)


公式是怎么来的?(看着图直接推)

为了方便推导,我们设 B(a,b),C(c,d),不妨设 a > c,d > b(即 B 在 C 的右下方,图与坐标对应)。

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现在,我们用"割补法"直接来算这个新三角形的面积:

  1. 画外接矩形:矩形面积 = ad

  2. 减去周围的三个直角三角形:

    • 左上角(以 AC 为斜边): 1/2 · cd
    • 右下角(以 AB 为斜边): 1/2 · ab
    • 右上角(以 BC 为斜边): 1/2 · (a−c)(d−b)
  3. 代数相减:

    S△ABC = ad − 1/2 · cd − 1/2 · ab − 1/2 · (a−c)(d−b)

  4. 化简:

    S = 1/2 · (ad − bc)

因为点的坐标有正负,所以求面积要加个绝对值,这就得到了终极公式:

S = 1/2 · |ad − bc|


用公式代入,三步秒杀

现在,我们把 A(0,0)、B(3,1) 和 C(2,4) 的具体数值代入公式中。

这里的 a=3,b=1,c=2,d=4。

S = 1/2 · |3×4 − 2×1|

S = 1/2 · |12 − 2|

S = 5


写在最后

所谓"平移-交叉相乘",就是在基础方法上多推一步,得到一个更快的工具。

回到"鞋带公式",它本质上也是用割补法推导出来的面积公式,但结构繁琐,在考场上的实用价值就很低了。

熟练度加上思考度,合起来就是你的思维能力。


你来秒杀一道题

三角形三个顶点是 A(2,3)、B(5,1)、C(4,6),求三角形面积。

第一步:平移图形,其中一个点到原点。

A(0,0),B(3,−2),C(2,3)

第二步:代入公式。

S = 1/2 · |3×3 − 2×(−2)|

S = 1/2 · |9 + 4|

S = 13/2

你拿割补法再算一遍,看看快了多少!

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