數學專題研習 組員﹕F.3C 林華 F.3C 李曉櫻 F.3C 黃曉琳
簡介 《點點成積》這份專題習作是研究 這條面積公式。當中 A代表多邊形的面積;i代表在多邊形裏面的點的數目;b代表多邊形邊界上的點的數目。 ※多邊形的角必須在格點上。
正方形格線上 的例子
證明 正方形格線 直角三角形 不規則三角形 長方形格線 菱形格線 等邊三角形格線 凸多邊形(n 邊) 凹多邊形(n 邊)
正方形格線 面積公式:
直角三角形 (m+1) 點 (n+1) 點 情況一︰ 當 m 和n 互質,斜邊上只有頭尾兩點
(m+1) 點 (n+1) 點 約簡後, 即
直角三角形 (n+1) 點 (m+1) 點 (k+1) 點 情況二︰當 k 是 m 和 n 的最大公因數
(n+1) 點 (m+1) 點 (k+1) 點 約簡後, 即
不規則三角形 X Y Z T x y z (nx+1) 點 ny 點 (mx+1) 點 mz 點 填補成長方形
三角形 T 的面積 = 長方形的面積 – 3個直角三角形的面積之和 最後得出 即
凸多邊形(n 邊)
分成 (n-2) 個三角形,如下圖﹕ r(n-2) r3 T1 T2 T3 T(n-2) r1 r2 s3 s(n-3) s2 s1
凸多邊形(n 邊)的面積 = (n-2)三角形的面積的總和 三角形的面積可用 來計算 最後發現,凸多邊形(n 邊)的面積 =
凹多邊形(n邊)
r3 r1 rx r2 r4 r5 sy s2 s1 右圖是個凹多邊形,我們可以把它填成一個大的凸多邊形。
當凹多邊形加上一個凸多邊可填成一個大的凸多邊形時﹕ 凹多邊形的面積=大凸多邊形的面積 - 小凸多邊形的面積 即 由一個大的凸多邊形 (n 邊) 減去一個或數個小的凸多邊形而組成的的凹多邊形亦可運用
長方形格線 面積公式﹕ (m+1)點 (n+1)點 A B C
這個證明跟正方形格線的證明方法差不多,以下是直角三角形(斜邊上只有頭尾兩點)的證法﹕ 是長方格線的面積 約簡後,得出 最後得出
長方形格線上 的例子
菱形格線 面積公式﹕
下圖中,三角形ABC 的面積 = 平行四邊形ABCD 的面積的一半 (m+1)點 (n+1)點
即 即 三角形ABC 的面積 = (m乘以n)個菱形的面積的一半 當 m 和 n 互質,因為相似三角形,AC 上只有頭尾兩點 當 k 是 m 和 n 的最大公因數,因為相似三角形,AC 上有(k+1)點 即
菱形格線上 的例子
等邊三角形格線 面積公式﹕ 即
等邊三角形格線上 的例子
體積公式 不可能﹗ 梯形格線
例子 A B C D E F G H
例子 A B W Y
完
Q & A
直角三角形 1. 當m 和 n 互質,直角三角形的斜邊上就只有頭尾兩點 2. 當 k 是 m 和 n 的最大公因數時,斜邊上有(k+1)點 O V K n x p 1. 當m 和 n 互質,直角三角形的斜邊上就只有頭尾兩點 2. 當 k 是 m 和 n 的最大公因數時,斜邊上有(k+1)點
1. 如上頁所示,三角形MON和 MVK 是相似三角形, , 比0大,比 小。化至最簡後, , 而且 比1 大, 和 互質。 , 比0大,比 小。化至最簡後, , 而且 比1 大, 和 互質。 不過 和 互質,即是說, 沒有 的的因子, 所以 。 不是整數, ,因此 在那條斜邊上並只有頭尾兩點。 ※ 、 、 、 是三角形的邊長
2. 是 m 和 n 的最大公因數 (m 和 n 是三角形的邊長) , 是整數,並且互質 , 是整數,並且互質 根據 1.,左圖的三角形的斜邊上只有頭尾兩點,因此,當 k 是 m 和 n 的最大公因數時,斜邊上有(k+1)點