凹凸变换秒解周长!零基础也能懂的“平移法”终极指南(三步成神):典型例题精讲
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三年级
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最近更新
2025-12-20
💡 阿星起步:平移求周长 的底层逻辑
阿星,你有没有遇到过那种“坑坑洼洼”的图形?像楼梯的侧面,或者被咬了一口的饼干边缘。如果我们傻傻地拿着尺子一段一段去量,那得量到啥时候去,还很容易数漏。
这时候,就要用到我们的「平移求周长」大法了!它的核心思想,我称之为「凹凸变换」。
你可以把整个图形想象成一块可以变形的橡皮泥边框,或者是一圈固定长度的绳子围成的形状。虽然它的样子歪七扭八,有凸出来的“角”,也有凹进去的“坑”,但组成它的一圈绳子的总长度是不会变的。
那怎么才能快速知道这根绳子多长呢?很简单:我们把所有凹进去的“坑”,用旁边凸出来的“角”填平!具体操作就是,把一些线段像挪动拼图块一样,上下左右地移动,最后拼成一个方方正正的大长方形。
一旦变成了标准的长方形,周长公式 \((长+宽) \times 2\) 就派上用场啦!这个方法的本质是“形变质不变”——图形的样子在变,但它一周的总长度(周长)恒定不变。这就像你把一条弯曲的蚯蚓拉直,它的长度不会改变一样。
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】下图是一个“阶梯”状的图形,每个台阶的宽度和高度都是1厘米。求这个图形的周长是多少厘米?(提示:图形外围的边长总和就是周长)
(想象一个向右向上爬的楼梯形状,水平总长度是4厘米,垂直总高度是3厘米)
阿星拆解:
1. 看图形: 这是一个凹凸不平的图形,直接加所有边很麻烦。我们启动“凹凸变换”模式!
2. 找目标: 我们的目标是把它变成一个规则的长方形。观察发现,最上面一条边和最右边一条边本来就是平的。
3. 开始平移:
- 我们把图中所有凹进去的竖直小线段(左边的“坑”),都向右平移到最右边。
- 再把图中所有凹进去的水平小线段(下面的“坑”),都向上平移到最上面。
4. 得到新图形: 平移完成后,你发现了吗?所有的线段刚好拼成了一个完整的大长方形!
5. 算尺寸: 这个新长方形的长,就是原来图形最下面那条边的长度 \(4\) 厘米。宽,就是原来图形最左边那条边的长度 \(3\) 厘米。
6. 套公式: 长方形周长 = \((长 + 宽) \times 2 = (4 + 3) \times 2\)。
7. 计算: 先算括号里:\(4+3=7\)。再乘以2:\(7 \times 2 = 14\)。
✅ 答:这个图形的周长是 \(14\) 厘米。 你看,我们根本不用一段段数,平移一下,一步到位!
【进阶例题】如下图所示,一个建筑物平面图(凹字形),已知其中几条边的长度标注在图上。求绕这个建筑物外围走一圈的总长度(周长)是多少米?
(标注:图形整体外框宽为8分米,高为5分米,但凹进去的部分宽为3分米,深为2分米。注意单位是分米。)
阿星敲黑板:
这个题有两个大坑!第一个是图形变复杂了,第二个是单位不一样!题目问的是“米”,但图里给的是“分米”。不仔细看,直接算,肯定错!
1. 先处理图形(凹凸变换):
- 这是一个“凹”字形。我们把左边凹进去的部分“推出来”。
- 具体操作:将凹进去的两条竖边(各长 \(2\) 分米)向右平移,拼到图形的最右边。
- 再将凹进去的那条横边(长 \(3\) 分米)向上平移,拼到图形的最上面。
2. 得到新图形: 看!它又变成了一个完整的长方形。
3. 算新长方形尺寸:
- 长:就是原图形底边的总长 \(8\) 分米。
- 宽:就是原图形左侧的总高 \(5\) 分米。
- 平移后长方形的周长 = \((8 + 5) \times 2 = 13 \times 2 = 26\) (分米)。
⚠️ 重点来了:这里算出的 \(26\) 是分米! 但题目问的是“米”。
4. 单位换算: 我们知道 \(1\) 米 = \(10\) 分米。所以要把分米换算成米。
\(26 \, \text{分米} = 26 \div 10 = 2.6 \, \text{米}\)。
✅ 答:绕建筑物一圈的总长度是 \(2.6\) 米。 陷阱成功避开!
【拔高例题】阿星用篱笆在一块长方形菜地(长10米,宽6米)的一角,围出了一个正方形的小花圃(边长为2米)。请问,剩下这部分“L形”菜地的篱笆周长是多少米?(如下图所示)
思维迁移:
这题场景变了,不是求阶梯或凹槽,而是一个“L形”。但别慌,我们的法宝“凹凸变换”依然管用!
1. 理解题意: “L形”其实可以看作是从大长方形里“抠掉”一个小正方形后剩下的边框。求这个边框的长度。
2. 观察图形: 这个“L形”的边缘也是凹凸不平的。我们能不能把它“变回”一个完整的长方形呢?当然能!
3. 应用凹凸变换:
- 我们把“L形”向内凹进去的竖直边(长 \(10-2=8\) 米?别急,先平移),想象它是一段可以移动的篱笆。
- 将这条凹进去的竖直边向右平移,刚好能补到图形最右边缺失的部分。
- 再把“L形”向内凹进去的水平边(长 \(6-2=4\) 米?同样先别算),向上平移,刚好能补到图形最上面缺失的部分。
4. 惊人发现: 平移完成后,这个“L形”的篱笆,完美地组成了原来那个大长方形的篱笆!没错,就是最初那个长10米、宽6米的长方形的周长。
5. 豁然开朗: 原来,无论你在长方形内部怎么“挖角”,剩下图形的外围周长,和原来大长方形的周长是一模一样的!(前提是挖掉的角是正方形或矩形,且紧贴边角)。
6. 直接计算: 所以,“L形”周长 = 原长方形周长 = \((10 + 6) \times 2 = 16 \times 2 = 32\) (米)。
✅ 答:剩下“L形”菜地的篱笆周长是 \(32\) 米。 看,我们甚至不需要知道小正方形的边长,洞悉了“平移不变”的本质,答案直接浮现!
📝 阿星必背口诀:
凹凸有致莫慌张,平移线段补成方。
长宽相加再乘二,周长瞬间就亮相!
🚀 举一反三:变式挑战
一个由边长为1厘米的小正方形拼成的“凸”字形(像十字去掉左下角),其最宽处为4厘米,最高处为3厘米。尝试用平移法,求它的周长。
将一个图形通过平移线段后,得到一个长为15分米,宽为8分米的长方形,从而算得原图形周长为46分米。这个计算过程正确吗?为什么?
下图是一个“回”字形通道,外边长12米,内边长6米(内外都是正方形)。通道的宽度处处相等。求阴影部分通道区域(口字形)的周长。
解析与答案
【详尽解析】
变式一解析: 将“凸”字形所有凸出和凹陷的线段,分别向上/下/左/右平移,最终可以拼成一个长为4厘米、宽为3厘米的长方形。周长 = \((4+3)\times2 = 14\) 厘米。
变式二解析: 不正确。 平移法求周长,最后计算的是平移后得到的新长方形的周长。这个新长方形的周长就是原图形的周长。所以,原图形周长应为 \((15+8)\times2 = 46\) 分米。题目说“算得原图形周长为46分米”,这个结果是对的,但理由描述是错的——46分米不是“计算过程”的结果,它本身就是平移后长方形的周长,也就是答案。
变式三核心提示: 这是一个经典的“平移法”难题。不要被复杂的“回”字形吓到。将通道(阴影部分)想象成一个非常粗的、方形的“门框”。把门框的上边(四条线段)全部平移到最上方连成一条直线,下、左、右边也做同样操作。你会发现,阴影部分的四条边,最终正好平移拼接成了两个完整的正方形,一个是外边的大正方形,一个是里边的内正方形。因此,阴影周长 = 大正方形周长 + 小正方形周长 = \(12 \times 4 + 6 \times 4 = 48 + 24 = 72\) 米。
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