Площадь составных фигур
Формулы площади прямоугольника, треугольника, параллелограмма и трапеции уже известны — последнюю мы вывели в уроке «Площадь трапеции и ромба». Но комнаты, участки и детали редко бывают одной из этих фигур. В этом практикуме разберем три способа найти площадь составной фигуры — разрез, достройку и вычитание — и научимся проверять ответ вторым способом.
Задача для начала. Пол дачного домика на плане — буква «Г»: прямоугольник $8 \times 6$ м, у которого нет угла $3 \times 2$ м. В комнате стоит печь, ее основание $1 \times 2$ м, под печью пол не красят. Одной банки краски хватает на $6\ \text{м}^2$. Сколько банок купить? Ответим в последнем разделе.
Режем фигуру на знакомые части
Начнем с клетчатого листа, сторона клетки — $1$ см. Нарисуем Г-образную фигуру: прямоугольник $7 \times 5$ клеток без правого верхнего угла $4 \times 2$. Готовой формулы для такой фигуры нет. Зато ее можно разрезать на прямоугольники.
Проведем горизонтальный разрез: внизу получится прямоугольник $7 \times 3$, вверху — $3 \times 2$. Площадь фигуры равна сумме площадей частей: $7 \cdot 3 + 3 \cdot 2 = 21 + 6 = 27\ \text{см}^2$. Разрежем ту же фигуру вертикально: слева прямоугольник $3 \times 5$, справа $4 \times 3$, и $15 + 12 = 27\ \text{см}^2$. Разрезы разные — площадь одна.
Способ разреза
Разрежьте фигуру на части без общих внутренних точек — прямоугольники, треугольники, трапеции. Найдите площадь каждой части и сложите.
Почему это верно: площадь многоугольника равна сумме площадей его частей — это свойство площади из урока «Площадь многоугольника». Но у свойства есть условие: части не налегают друг на друга. Каждая клетка фигуры должна попасть ровно в одну часть.
Ошибка
Решавр видит в той же фигуре две полосы: нижнюю $7 \times 3$ и левую $3 \times 5$. Он пишет: «$S = 7 \cdot 3 + 3 \cdot 5 = 21 + 15 = 36\ \text{см}^2$».
Проверка: прямоугольник $7 \times 5$ целиком — это $35$ клеток, а Г-образная фигура меньше его. Значит, $36$ быть не может. Где сломалось рассуждение: полосы перекрываются в левом нижнем углу, квадрат $3 \times 3$ попал в обе полосы и сосчитан дважды. Вычтем его один раз: $36-9 = 27\ \text{см}^2$. Правильный разрез не оставляет общих клеток.
Пример 1
Участок — прямоугольник $9 \times 4$ м, к его правой стороне длиной $4$ м примыкает прямоугольный треугольник: один катет — эта сторона, другой катет $5$ м лежит на продолжении нижней стороны участка. Найдите площадь всего участка.
Решение. Участок уже разрезан на две части. Прямоугольник: $9 \cdot 4 = 36\ \text{м}^2$. Прямоугольный треугольник — половина прямоугольника $4 \times 5$: $\frac12 \cdot 4 \cdot 5 = 10\ \text{м}^2$ (урок «Площадь треугольника»). Части не налегают, поэтому $S = 36 + 10 = 46\ \text{м}^2$.
Ответ: $46\ \text{м}^2$.
Достраиваем до прямоугольника и вычитаем лишнее
Иногда резать неудобно: частей получается много или среди них неудобные. Тогда ножницы работают наоборот — приклеим к фигуре недостающую часть, чтобы получился прямоугольник. Его площадь найти легко, а приклеенное потом вычтем.
Возьмем прямоугольник $8 \times 6$, у которого правый верхний угол срезан наискось: срез идет от точки верхней стороны на расстоянии $5$ от угла до точки правой стороны на расстоянии $2$ от угла. Получился пятиугольник. Приклеим срезанный угол обратно — это прямоугольный треугольник с катетами $5$ и $2$.
Способ достройки
Дополните фигуру до прямоугольника. Из площади прямоугольника вычтите площади добавленных частей.
Пример 2
Найдите площадь пятиугольника, описанного выше: прямоугольник $8 \times 6$ без угла — прямоугольного треугольника с катетами $5$ и $2$.
Решение. Прямоугольник: $8 \cdot 6 = 48$. Добавленный треугольник: $\frac12 \cdot 5 \cdot 2 = 5$. $S = 48-5 = 43$.
Проверка разрезом. Проведем вертикальный разрез через начало среза. Слева прямоугольник $3 \times 6$, его площадь $18$. Справа прямоугольная трапеция с основаниями $6$ и $4$ и высотой $5$: $\frac12 (6 + 4) \cdot 5 = 25$. $18 + 25 = 43$ — ответы совпали.
Ответ: $43$.
Важно
Ни разрез, ни достройка не гарантируют верного ответа: можно сосчитать часть дважды или забыть ее вычесть. Площадь фигуры одна, поэтому лучшая проверка — второй способ. Совпали ответы — ошибки, скорее всего, нет. Не совпали — ищите часть, которая попала в сумму дважды или не была вычтена.
Вырезали часть — ее площадь вычитаем
Третий способ похож на достройку, но здесь прямоугольник дан сразу, а из него что-то вынуто: отверстие в листе, окно в стене, клумба на газоне. Площадь оставшейся части — площадь целого без площади выреза. Самый частый случай — рамка: внешний прямоугольник, из которого вынут внутренний.
Способ вычитания
Из площади целого вычтите площадь выреза.
Пример 3
Рамка для фотографии: внешний размер $30 \times 20$ см, ширина рамки $3$ см. Найдите площадь рамки.
Решение. Внутренний прямоугольник короче на ширину рамки с обеих сторон: $30-2 \cdot 3 = 24$ см и $20-2 \cdot 3 = 14$ см. Площадь рамки: $30 \cdot 20-24 \cdot 14 = 600-336 = 264\ \text{см}^2$.
Проверка разрезом. Рамка — две длинные полосы $30 \times 3$ и две короткие $14 \times 3$ между ними: $2 \cdot 90 + 2 \cdot 42 = 180 + 84 = 264\ \text{см}^2$.
Ответ: $264\ \text{см}^2$.
Частая ошибка в рамке — вычесть ширину только один раз и взять внутренний прямоугольник $27 \times 17$. Тогда получится $600-459 = 141\ \text{см}^2$ — почти вдвое меньше. Проверка разрезом сразу покажет расхождение.
Ошибка
Из листа фанеры $10 \times 7$ дм вырезали прямоугольное окошко $3 \times 2$ дм. Решавр находит площадь оставшейся фанеры: «Лист — прямоугольник, $S = 10 \cdot 7 = 70\ \text{дм}^2$».
Проверка: положим окошко обратно — получится целый лист, $70\ \text{дм}^2$. Значит, лист с отверстием меньше $70$ на площадь окошка: $70-3 \cdot 2 = 64\ \text{дм}^2$. Где сломалось рассуждение: внешний контур остался прямоугольным, и Решавр принял фигуру за целый прямоугольник. Вырез — пустое место, его площадь нужно вычесть.
На клетчатой бумаге способ подсказывает рисунок
В задании 18 ОГЭ фигура нарисована на клетчатой бумаге, вершины лежат в узлах сетки. Размеры считают по клеткам. Выбор способа зависит от сторон фигуры. Если все стороны идут по линиям сетки, фигуру режут на прямоугольники. Если стороны наклонные, удобнее достроить фигуру до прямоугольника по линиям сетки: лишние части по углам окажутся прямоугольными треугольниками, а их катеты считаются по клеткам.
Пример 4
Сторона клетки равна $1$ см. Треугольник $ABC$ вписан в прямоугольник $6 \times 5$ клеток: вершина $A$ — левый нижний угол, вершина $B$ — на правой стороне, на $2$ клетки выше нижнего угла, вершина $C$ — на верхней стороне, на $2$ клетки правее левого угла. Найдите площадь треугольника.
Решение. Все стороны треугольника наклонные, поэтому достроим его до прямоугольника $6 \times 5$, площадь $30$. Лишнее — три прямоугольных треугольника по углам. Нижний: катеты $6$ и $2$, площадь $6$. Правый верхний: катеты $3$ и $4$, площадь $6$. Левый: катеты $5$ и $2$, площадь $5$. $S = 30-(6 + 6 + 5) = 30-17 = 13\ \text{см}^2$.
Ответ: $13$.
Если у фигуры на сетке две стороны параллельны линиям сетки, проверьте, не трапеция ли это: тогда хватит одной формулы. Ответ в задании 18 записывают числом, без единиц.
Пол дачи двумя способами
Вернемся к полу дачного домика. Фигура составная, и в ней есть вырез — основание печи. Применим два способа и сравним ответы.
Пример 5
Пол — прямоугольник $8 \times 6$ м без угла $3 \times 2$ м; основание печи $1 \times 2$ м не красят. Одной банки краски хватает на $6\ \text{м}^2$. Сколько банок нужно купить?
Способ 1 — разрез. Горизонтальный разрез дает прямоугольники $8 \times 4$ и $5 \times 2$: $32 + 10 = 42\ \text{м}^2$. Без печи: $42-2 = 40\ \text{м}^2$.
Способ 2 — достройка. Прямоугольник $8 \times 6$: $48\ \text{м}^2$. Вычтем недостающий угол и печь: $48-6-2 = 40\ \text{м}^2$. Ответы совпали.
Банки. $40 : 6 = 6{,}66\ldots$ Шести банок хватит только на $36\ \text{м}^2$, поэтому покупать нужно целое число банок с округлением вверх.
Ответ: $7$ банок.
В таких задачах сначала решите, какие части входят в фигуру, а какие вынуты, и только потом считайте. Округление в ответе зависит от смысла: краски должно хватить, поэтому банок берут с запасом.
Вывод
Составные фигуры встречаются везде, где нужно посчитать материал: краску, плитку, газон, ткань. В ОГЭ это задание 18 о клетчатой бумаге и задачи о площадях четырехугольников. Чтобы вспомнить главное, представьте ножницы: фигуру режут на знакомые части или приклеивают к ней недостающую часть, а второй способ проверяет первый.
Часто задаваемые вопросы
Тот, где меньше частей и проще числа. Для Г-образной фигуры разрез и достройка одинаково короткие, для фигуры с наклонными сторонами на клетках почти всегда удобнее достройка. Второй способ все равно пригодится — для проверки.
Нет. Линия разреза входит в периметр каждой из двух частей, но границей фигуры не является. Периметр составной фигуры считают обходом ее границы, а складывать можно только площади частей без общих внутренних точек.
Так получается прямоугольник, у которого убрана целая полоса вдоль каждой стороны, а не маленький вырез. Например, лист $10 \times 7$ с вырезом $3 \times 2$: $(10-3) \cdot (7-2) = 35$, а верная площадь $64$. Вычитать нужно площадь выреза.
Ошибка точно есть хотя бы в одном из них: площадь фигуры одна. Проверьте, не попала ли какая-то часть в сумму дважды, не забыт ли вырез и у треугольников ли взята половина произведения катетов.
Получите полный доступ ко всем материалам и занимайтесь в удобном темпе — без ограничений.
- Более 700 000 учеников и 50 000 учителей по всей России.
- Повышение среднего балла по предмету до 20 % после месяца занятий.
- Всплеск интереса к учебе и более глубокое понимание предметов.
Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:
- Отслеживайте прогресс освоения тем
- Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
- Проводите работу над ошибками после занятий