初中數學中已知三邊長度的一般三角形求面積的四種方法及拓展

2021-01-14 初中數學微課教學

本文作者:成都美視國際學校 安柯墁

問題背景:海倫,古希臘數學家,測量學家和工程師。在數學史上,他以出色地解決幾何測量問題而聞名,曾提出不少計算圖形面積和體積的精確或近似公式,其中包括著名的已知三角形三邊求三角形面積的海倫公式:設三角形ABC三邊長為a、b、c,r=(a+b+c)/2

則S△ABC=sqrt(r*(r-a)*(r-b)*(r-c))

我國南宋時期著名數學家秦九韶在《數書九章》中記述了「三斜求積術」,即已知三角形的三邊長,求它的面積,用現代式子表示即為:

 

      此題是求邊長為根號的三角形的面積。若知道底和高的長度,即可利用S=ah÷2解決,若知道兩邊及其夾角正弦值,即可利用正弦公式解決,只有三邊,又不是直角三角形,邊長還有根號。下面來看看我們可愛的老師們怎麼解決這個問題的吧!

 

解答過程:

解法一:由成都美視國際學校安柯墁老師提供:


點評:直接利用問題背景海倫公式解決,此方法簡單明了,但是此公式不在初中數學的大綱範圍內,可以作為拓展知識讓初中學生了解。計算的時候利用了分組計算思想,可以跟學生滲透這樣的思想。同時利用了平方差公式巧算,大大降低了計算難度,所以也要傳授給學生巧算的思想,還有提醒學生要熟悉各種運算公式的特點。

 

解法二:由97級雙中實驗鄒獻益老師提供:

點評:直接利用秦九韶的「三斜求積術」解決,此公式中對每條邊求平方,給出的條件每條邊都有根式,這樣計算很大程度的減少了計算量,過程更加簡潔。此法也不在初中數學教學大綱內,但是這個公式是我國南宋時期著名數學家提出,可以作為拓展知識讓學生了解,給學生樹立良好的榜樣,讓學生為我國數學家取得的成就自豪,同時增強對數學的熱愛。


解法三:由97級雙中實驗鄒獻益老師提供:


點評:此法構造格點三角形,把邊長含根號的邊轉化成了直角邊為整數的直角三角形的斜邊,這個方法在講無理數和勾股定理的時候會經常用到,要重點講解,並讓學生掌握。進而利用長方形面積減掉多餘三個三角形的面積就求得此面積。此做法體現了求不規則面積的割補思想,要向學生強調這樣思想,並把它用在以後求面積的過程中。(鄒獻益老師短短時間就提供了兩種方法,可見數學功底深厚,為他點讚)

 

解法四:由16在讀數應4班梁勇提供:

點評:此法利用了作垂線把這個一般三角形分割成兩個直角三角形的思想,同時利用勾股定理把兩個共邊直角三角形結合起來,就可以把三角形的高計算出來,這種思想在初中經常用到,要給學生重點講解,並要求掌握。

 

變式題解法一:由成都美視國際學校安柯墁老師提供:

點評:這道題已知三角形內部三條邊求面積,上述方法都不適用了。所以只能利用旋轉的思想把內部三條邊組合在一個三角形裡面,再找出旋轉後的三角形與原來三角形的面積關係,即可求出。在等邊三角形旋轉內部三角形,構造新等邊三角形,達到轉移邊的目的,這種思想方法,在初中數學三角形解題中是一種重要思想,這種思想要求學生掌握。

 

變式題第二種方法由川師16級在讀數應4班梁勇提供:

點評:此法利用翻折的思想把內部的邊轉移到外部,找出變化後的圖形與原圖形的關係,再利用海倫公式求解。翻折思想是初中數學中重要的圖形變化思想,要重點強調,海倫公式作為了解即可。(梁勇作為一個在讀生,能夠在短時間內做出原題和變式,厲害,為川師點讚,為川師學子點讚。)


(整理髮布:趙鵬)

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