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数学小白逆袭:只会数数,就能算出复杂图形面积!皮克定理揭秘:典型例题精讲

适用年级

五年级

难度等级

⭐⭐⭐

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最近更新

2025-12-20

数格子点就能算面积?皮克定理,让数学小白原地逆袭!

💡 阿星起步:皮克定理的底层逻辑

想象一下,你面前有一张布满小格子的点阵纸(就像我们小时候的坐标本)。在这张纸上,任何顶点都落在格子交叉点上的图形,我们叫它“格点图形”。

现在,要算这种图形的面积,你可能马上想到三角形、梯形面积公式……停!打住!对那些歪七扭八的图形,这些公式可能就失灵了。

这时,皮克定理就像一把万能钥匙登场了。它的核心思想超级简单:数点算面积。你不用知道它是什么三角形、什么多边形,也无需复杂计算。你只需要像个侦察兵一样,去数清两种“点”:

  1. 内部点(N):完全被困在图形里面的格子点。
  2. 边界点(L):站在图形边线上的格子点(包括顶点)。

数完之后,套入一个“神奇配方”:面积 = N + L/2 - 1

它的本质是什么?我们可以这样理解:图形面积可以看成是由许多完整的小方格(每个内部点代表一个完整小方格),加上一些边角料(每个边界点贡献半个小方格)拼成的。最后那个“-1”是个固定的调整值,就像买菜算完总价后抹掉的零头,让公式在任何情况下都精准无比。学会它,你就能一眼看穿复杂图形的面积!

🔥 三级跳挑战:从入门到大神

【入门例题】

如图,在格点图中有一个长方形,它的四个顶点都在格点上。经过清点,它内部有 \(15\) 个格点(N),边界上有 \(16\) 个格点(L)。请问这个长方形的面积是多少?

🌱

阿星拆解:

看,题目已经把最关键的“情报”——内部点 \(N\) 和边界点 \(L\) 告诉我们了。这就是皮克定理的“输入数据”。我们不需要知道长方形的长和宽,直接代入“神奇配方”就行。

第一步:写出公式
面积 \(S = N + \frac{L}{2} - 1\)

第二步:代入数据
这里 \(N = 15\),\(L = 16\)。
所以 \(S = 15 + \frac{16}{2} - 1\)

第三步:按顺序计算
先算除法:\(\frac{16}{2} = 8\)
再算加减:\(15 + 8 - 1 = 22\)

第四步:给出答案
因此,这个长方形的面积是 \(22\)(面积单位)。

【进阶例题】

一个格点三角形的边界上有 \(10\) 个格点(包括顶点),内部有 \(5\) 个格点。如果每个小方格的面积是 \(4 \text{ cm}^2\),那么这个三角形的实际面积是多少平方厘米?

⚠️

阿星敲黑板:

陷阱来啦!仔细读题:“每个小方格的面积是 \(4 \text{ cm}^2\)”。皮克定理算出来的面积,单位是“格”,也就是“几个小方格”。现在小方格自己就有面积了,我们必须进行单位换算!这是最容易被忽略的一步。

第一步:用皮克定理算出“格”面积
公式:\(S_{\text{格}} = N + \frac{L}{2} - 1\)
代入:\(N=5, L=10\)
计算:\(S_{\text{格}} = 5 + \frac{10}{2} - 1 = 5 + 5 - 1 = 9\)(格)

第二步:进行单位换算
题目说1格 = \(4 \text{ cm}^2\)
那么9格的面积就是:\(9 \times 4 \text{ cm}^2 = 36 \text{ cm}^2\)

所以,这个三角形的实际面积是 \(36 \text{ cm}^2\)。记住,先算格数,再乘每格面积,两步走,一步都不能少!

【拔高例题】

如图,格点图中阴影部分是一个“凹多边形”,它是由一个长方形挖去一个小三角形形成的。请计算这个阴影图形的面积。(提示:需要你自己去数 N 和 L)

🚀

思维迁移:

图形变复杂了,变成了“凹”进去的形状。但别慌,皮克定理的威力就在于它不挑形状!只要顶点在格点上,是封闭图形,我们的“数点算面积”大法就依然有效。

第一步:化身侦察兵,数内部点(N)
我们数完全落在阴影内部的点。假设经过仔细清点,图形内部有 \(N = 8\) 个格点。(请你在纸上自己画图验证哦)

第二步:继续侦察,数边界点(L)
我们数落在阴影边界线上的所有点(包括所有顶点)。假设这个凹多边形的边界上一共有 \(L = 14\) 个格点。

第三步:代入万能公式
\(S = N + \frac{L}{2} - 1 = 8 + \frac{14}{2} - 1 = 8 + 7 - 1 = 14\)(格)

看,虽然图形穿了个“马甲”(变成了凹多边形),但我们解题的“原型”没变:找到图形 → 数清N和L → 代入公式。这就是“数点算面积”思想的强大之处!

📝 阿星必背口诀:

皮克定理像买菜,数点结算真不赖。
内点全价边界半,总额减一搞明白!

(“内点全价”指一个内部点N算1格;“边界半”指一个边界点L算1/2格;“总额减一”就是最后要减1。)

🚀 举一反三:变式挑战

变式一:模仿练习

一个格点五边形,经统计内部有 \(N=20\) 个格点,边界上有 \(L=12\) 个格点。它的面积是多少格?

变式二:逆向思维

已知一个格点图形的面积是 \(17\) 格,边界上有 \(L=10\) 个格点。请问图形内部包含多少个格点(N)?

变式三:综合挑战

在每格面积为 \(9 \text{ m}^2\) 的格点图中,一个图形内部有 \(7\) 个格点,边界上有 \(8\) 个格点。这个图形的实际面积是多少平方米?


解析与答案

【详尽解析】

三级跳挑战答案:
入门例题:\(22\)
进阶例题:\(36 \text{ cm}^2\)
拔高例题:\(14\) 格(请根据自己画的图核对N和L的数值)

举一反三答案与提示:
1. 变式一(模仿练习):直接套公式。\(S = 20 + \frac{12}{2} - 1 = 20 + 6 - 1 = 25\)(格)。
2. 变式二(逆向思维):这是“已知面积反求N”。将公式 \(S = N + \frac{L}{2} - 1\) 变形为 \(N = S - \frac{L}{2} + 1\)。代入 \(S=17, L=10\),得 \(N = 17 - 5 + 1 = 13\)。
3. 变式三(综合挑战):两步走陷阱题。先算格面积:\(S_{\text{格}} = 7 + \frac{8}{2} - 1 = 7 + 4 - 1 = 10\)(格)。再换算:\(10 \times 9 \text{ m}^2 = 90 \text{ m}^2\)。

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