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长方形的旋转问题,一个拓展小学生数形结合思维的典型例题

趣味数学题  · 公众号  ·  · 2024-12-01 13:53

正文

来源:数学知与行


如图 1所示,长方形 ABCD的长为 a,宽为 b,在平面内绕 A点顺时针旋转 90度,变为图1中
的长方形 AB'C'D'。分别计算旋转过程中,四条边 AB、AD、BC、CD 以及长方形 ABCD 扫过的面积。

图1

图2
解:从图 2可以看出
(1) AB边扫过的面积等于扇形 ABB'的面积:


(2) 从图 2可以看出,AD边扫过的面积等于扇形 ADD'的面积:


(3) 从图 2可以看出,BC边扫过的面积等于 BB'弧、线段 B'C'、C'C弧和线段 CB围成的区域


(4) 从图 2可以看出,CD边扫过的面积等于 DD'弧、线段 D'C'、C'C弧和线段 CD围成的区域
面积:


本题目的有趣之处是,其计算结果对于拓展小学生的数学思维很有益处。
下面可以根据计算结果进行进一步思考。因为是绕 A点旋转,所以,很容易看出来,AB边
和 AD边扫过的面积分别就是扇形 ABB'和扇形 ADD'的面积。但是,BC边和 CD 边在旋转的
过程中实际扫过的区域并不规则,面积不是一下子就能看出来的,但通过计算发现,BC 边
扫过的面积和 AD边扫过的面积原来是一样的,都是扇形 ADD'的面积,CD边扫过的面积和
AB边扫过的面积原来也是一样的,都是扇形 ABB'的面积。得出这样的结果,咋一看,让人
觉得有些意外,是不是算错了呢?再查看一下,计算过程没错。那么我们很容易就想反过来
追问一个问题,为什么 BC边和 AD边扫过的面积是一样,为什么 CD边和 AB边扫过的面积






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