ГлавнаяРазноеКак измерить площадь неправильной фигуры

Как найти площадь правильного и неправильного шестиугольника? Как измерить площадь неправильной фигуры


Площади неправильных фигур. - Свойства конструкций и материалов

Площади неправильных фигур.

Площади неправильных плоских фигур можно приблизительно определить, используя планиметр, формулу трапеций, правило средних ординат, формулу Симпсона.

Подобные методы могут быть использованы, например, инженерами для оценки площадей индикаторных диаграмм паровых двигателей, землемерами для оценки площадей земельных участков, кораблестроителями для оценки горизонтальных или поперечных сечений кораблей.

Планиметр.

Это инструмент для непосредственного измерения малых площадей, очерченных неправильной кривой.

Формула трапеций.

Чтобы определить площадь PQRS на рис. выше , необходимо:

— Разделить PS на любое число равных интервалов шириной d каждый (чем больше количество интервалов, тем выше точность).

— Аккуратно измерить ординаты у1, у2, у3 и так далее.

-Площадь SPQRS = d[(у1+у7)/2 +у2+у3+ у4+у5+у6]

В общем, согласно формуле трапеций: Площадь = (ширина интервала)[1/2(первая + последняя ордината)+(сумма остальных ординат)].

Правило средних ординат.

Чтобы определить площадь ABCD на рис. выше, необходимо:

— Разделить основание AD на любое количество равных интервалов шириной d каждый (чем больше количество интервалов, тем выше точность).

— Восстановить перпендикуляр из середины каждого интервала (на рис. выше оказаны штриховыми линиями).

-Точно измерить ординаты у1, у2, у3 и так далее.

— Площадь SABCD = d(у1 +у2+у3+ у4+у5+у6)

В общем виде, правило средних ординат гласит: Площадь = (ширина интервала)*(сумма средних ординат).

Формула Симпсона .

Чтобы определить площадь PQRS на рис.выше, необходимо:

— Разделить основание PS на четное количество равных интервалов шириной d каждый (чем больше количество интервалов, тем выше точность).

— Точно измерить ординаты у1, у2, у3 и так далее.

— Площадь SPQRS = (d/3)*[(у1+у7) +4(у2+у4+ у6)+2(у3+у5)]

В общем виде, формула Симпсона: Площадь = 1/3(ширина интервала)[(первая + последняя ордината)+4(сумма четных ординат)+2(сумма нечетных ординат)].

Пример. Определение площади под кривой с помощью формулы трапеций, правила средних ординат, формулы Симпсона.

Машина стартует из состояния покоя, и ее скорость измеряется каждую секунду в течение 6 секунд:

Время t [c] 0 1 2 3 4 5 6
Скорость v [м/c] 0 3,0 6,0 9,15 13,5 18,5 25,0

Хотя мы понимаем что увеличение числа разбиений увеличивает точность, но для простоты решения возьмем количество разбиений, равное 7.

Определить расстояние, пройденное за 6 секунд (т.е. площадь под графиком):

а) по формуле трапеций, б) по правилу средних ординат, в)по формуле Симпсона.

а) Формула трапеций.

Время на графике делится на 6 интервалов шириной 1 с и измеряются ординаты. Итак, площадь S определяется формулой

S= 1[(0+25)/2 +3+6+ 9,15+13,5+18,5]=62,65 м

б) Правило средних ординат.

Время на графике делится на 6 интервалов шириной 1 с. На рис. пунктирной линией показаны средние ординаты. Измерена каждая средняя ордината. Итак, площадь S определяется формулой

S= 1(1,5 +4,5+7,75+11,75+16+21,5)=63 м

в) Формула Симпсона .

Время на графике делится на 6 интервалов шириной 1 с и измеряются ординаты. Итак, площадь S определяется формулой:

S= (1/3)*[(0+25) +4(3+9,15+ 18,5)+2(6+13,5)]= 61,2 м.

Т.е. машина проехала в среднем 62,283 м.

Оценка статьи:

e4-cem.ru

Как найти площадь неправильной фигуры

В школьном курсе геометрии ученики в основном считают площади положительных многоугольников. Между тем, для решения множества фактических задач неоднократно доводится иметь дело с неправильными геометрическими фигурами. С этой задачей человек сталкивается и при определении размеров дачного участка либо придомовой территории, и при расчете числа ткани для шитья, и еще во многих случаях. Высчитать площадь неправильной фигуры дозволено несколькими методами.

Вам понадобится

Инструкция

1. Разглядите геометрическую фигуру и определите, какие ее параметры вам вестимы. Это могут быть длины сторон либо углы. В зависимости от заданных параметров и выберите метод определения площади. Скажем, поделите ее на несколько фигур, формулы вычисления площади которых вы знаете. Один из самых распространенных способов — провести диагонали из одного угла ко каждым остальным вершинам. В этом случае вам необходимо знать формулу вычисления площади произвольного треугольника. Но никто не воспрещает поделить заданную фигуру и на другие многоугольники. Скажем, при расчете площади пола в комнате с нишей комфортнее поделить неправильную фигуру на два прямоугольника либо квадрата.

2. Для определения площади не слишком огромный детали дозволено воспользуйтесь палеткой. Ее дозволено сделать самому. Отрежьте прямоугольный кусок всякого прозрачного пластика. Поделите его на квадраты, площадь которых вам вестима — скажем, 1х1 либо 0,5х0,5 см. Линейка и угольник обязаны быть точными. Наложите палетку на деталь. Сосчитайте полные квадратики, после этого — неполные. Число неполных квадратов поделите на 2 и приплюсуйте итог к числу целых. Чем мельче деления на палетке — тем вернее будет итог. Подобно дозволено посчитать и площадь участка. Роль палетки будет исполнять сетка из квадратов со стороной 1х1 м, начерченная на земле либо подмеченная колышками с протянутыми между ними шнурами. Дозволено ограничиться и разметкой территории на полосы. .

3. С большими площадями дозволено поступить и напротив. Возьмите максимально точный план участка либо придомовой территории. Определите масштаб. Воспользуйтесь одним из предложенных методов. После этого полученное число квадратных сантиметров переведите в надобный масштаб.

Перед тем как начинать ремонт пола в доме, нужно узнать всеобщую площадь , дабы верно рассчитать число материала. Несложная, казалось бы, задача на деле может вызвать много сложностей. Дабы положительно обнаружить площадь пола , вам нужно знать некоторые нюансы измерительной науки.

Вам понадобится

Инструкция

1. Если вам необходима всеобщая площадь квартиры либо отдельной комнаты, легко прочтите технический паспорт на квартиру либо дом, там указан метраж всякого помещения и всеобщий метраж квартиры.

2. Для измерения площади прямоугольной либо квадратной комнаты возьмите рулетку либо электронный дальномер и измерьте длину стен. При измерении расстояний дальномером непременно следите за перпендикулярностью направления луча, напротив итоги замеров могут быть искажены.

3. После этого полученную длину (в метрах) комнаты умножьте на ширину (в метрах). Полученное значение и будет площадь ю пола , она измеряется в квадратных метрах.

4. Если требуется посчитать площадь пола больше трудной конструкции, скажем, пятиугольной комнаты либо комнаты с круглой аркой, схематично начертите эскиз на листе бумаги. После этого поделите трудную форму на несколько примитивных, скажем, на квадрат и треугольник либо прямоугольник и полукруг. Измерьте при помощи рулетки либо дальномера величину всех сторон получившихся фигур (для круга нужно узнать диаметр) и внесите итоги на ваш чертеж.

5. Сейчас посчитайте площадь всякой фигуры по отдельности. Площадь прямоугольников и квадратов высчитывайте перемножением сторон. Для расчета площади круга диаметр поделите попола м и возведите в квадрат (умножьте его на самого себя), после этого умножьте полученное значение на 3,14. Если вам надобна только половина круга, поделите полученную площадь попола м. Дабы рассчитать площадь треугольника, обнаружьте Р, для этого сумму всех сторон поделите на 2. После этого высчитайте число Р(Р-а)(Р-b)(Р-с) и извлеките из него квадратный корень. Полученное значение и будет площадь ю треугольника. Сложите площади всех примитивных фигур, из которых состоит ваша комната.

6. Если в полу есть отверстия, люки, углубления, бассейны, выступы и колонны, то их размер вычтите из площади пола . Для этого измерьте отдельно площадь всякого элемента, подметьте на вашей схеме и вычтите из всеобщего значения.

Полезный совет Обратите внимание, что для подсчета числа материалов изредка неудовлетворительно примитивно узнать площадь пола. Для соблюдения симметричности рисунка покрытия, при специальной форме пола нужен больше трудный расчет, в итоге которого у вас останется много отходов.

Полезный совет При изготовлении плоских деталей из металла дозволено вычислить их площадь по стандарту с подмогой взвешивания. Вырежьте саму деталь и стандарт — квадратик, площадь которого комфортно рассчитать. Делать их нужно из одного и того же материала, причем толщина листа должна быть идентичной и при этом незначительной. Вычислите соотношение масс, а по ней — незнакомую площадь. Впрочем это не дюже точный метод и использовать его дозволено только в крайних случаях. Всякую неправильную фигуру дозволено представить в виде графика. Всякая точка имеет свои координаты. Представьте весь отрезок как график функции. Площадь участка от абсциссы до него являет собой определенный интеграл. Высчитайте все интегралы. Площадь фигуры определите с подмогой разности интегралов с огромным и меньшим значением. Это достаточно трудоемкий способ, но он дает крупнейшую точность.

jprosto.ru

Как найти площадь неправильной фигуры

В школьном курсе геометрии ученики в основном считают площади правильных многоугольников. Между тем, для решения множества практических задач нередко приходится иметь дело с неправильными геометрическими фигурами. С этой проблемой человек сталкивается и при определении размеров дачного участка или придомовой территории, и при расчете количества ткани для шитья, и еще во многих случаях. Высчитать площадь неправильной фигуры можно несколькими способами.

Вам понадобится

Инструкция

completerepair.ru

Площади неправильных фигур. - таблицы Tehtab.ru

Площади неправильных фигур.

Площади неправильных плоских фигур можно приблизительно определить, используя планиметр, формулу трапеций, правило средних ординат, формулу Симпсона.

Подобные методы могут быть использованы, например, инженерами для оценки площадей индикаторных диаграмм паровых двигателей, землемерами для оценки площадей земельных участков, кораблестроителями для оценки горизонтальных или поперечных сечений кораблей.

Планиметр.

Это инструмент для непосредственного измерения малых площадей, очерченных неправильной кривой.

Формула трапеций.

Чтобы определить площадь PQRS на рис. выше , необходимо:

- Разделить PS на любое число равных интервалов шириной d каждый (чем больше количество интервалов, тем выше точность).

- Аккуратно измерить ординаты у1, у2, у3 и так далее.

-Площадь SPQRS = d[(у1+у7)/2 +у2+у3+ у4+у5+у6]

В общем, согласно формуле трапеций: Площадь = (ширина интервала)[1/2(первая + последняя ордината)+(сумма остальных ординат)].

 

 

 

 

 

Правило средних ординат.

Чтобы определить площадь ABCD на рис. выше, необходимо:

- Разделить основание AD на любое количество равных интервалов шириной d каждый (чем больше количество интервалов, тем выше точность).

- Восстановить перпендикуляр из середины каждого интервала (на рис. выше оказаны штриховыми линиями).

-Точно измерить ординаты у1, у2, у3 и так далее.

- Площадь SABCD = d(у1 +у2+у3+ у4+у5+у6)

В общем виде, правило средних ординат гласит: Площадь = (ширина интервала)*(сумма средних ординат).

 

 

 

 

Формула Симпсона .

 

Чтобы определить площадь PQRS на рис.выше, необходимо:

- Разделить основание PS на четное количество равных интервалов шириной d каждый (чем больше количество интервалов, тем выше точность).

- Точно измерить ординаты у1, у2, у3 и так далее.

- Площадь SPQRS = (d/3)*[(у1+у7) +4(у2+у4+ у6)+2(у3+у5)]

В общем виде, формула Симпсона: Площадь = 1/3(ширина интервала)[(первая + последняя ордината)+4(сумма четных ординат)+2(сумма нечетных ординат)].

 

 

 

 

Пример. Определение площади под кривой с помощью формулы трапеций, правила средних ординат, формулы Симпсона.

Машина стартует из состояния покоя, и ее скорость измеряется каждую секунду в течение 6 секунд:

Время t [c] 0 1 2 3 4 5 6
Скорость v [м/c] 0 3,0 6,0 9,15 13,5 18,5 25,0

Хотя мы понимаем что увеличение числа разбиений увеличивает точность, но для простоты решения возьмем количество разбиений, равное 7.

Определить расстояние, пройденное за 6 секунд (т.е. площадь под графиком):

а) по формуле трапеций, б) по правилу средних ординат, в)по формуле Симпсона.

а) Формула трапеций.

Время на графике делится на 6 интервалов шириной 1 с и измеряются ординаты. Итак, площадь S определяется формулой

S= 1[(0+25)/2 +3+6+ 9,15+13,5+18,5]=62,65 м

б) Правило средних ординат.

Время на графике делится на 6 интервалов шириной 1 с. На рис. пунктирной линией показаны средние ординаты. Измерена каждая средняя ордината. Итак, площадь S определяется формулой

S= 1(1,5 +4,5+7,75+11,75+16+21,5)=63 м

в) Формула Симпсона .

Время на графике делится на 6 интервалов шириной 1 с и измеряются ординаты. Итак, площадь S определяется формулой:

S= (1/3)*[(0+25) +4(3+9,15+ 18,5)+2(6+13,5)]= 61,2 м.

Т.е. машина проехала в среднем 62,283 м.

tehtab.ru

Как измерить площадь земельного участка неправильной формы

Как посчитать площадь земельного участка неправильной формы

Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике TehTab.ru:главная страница / / Техническая информация. / / Математический справочник / / Геометрические фигуры.

Свойства, формулы: периметры, площади, объемы, длины. Треугольники, Прямоугольники и т.д. Градусы в радианы. / / Площади неправильных фигур, объемы неправильных тел.

Средняя величина сигнала. У меня частная задача. Плана данного участка, который является неправильным многоугольником нет.

Как измерить площадь земельного участка неправильной формы

Сколько у вас соток или Правила измерения площади участка Вы знаете, как правильно измерить свой участок перед продажей? А сколько в нем соток? «Сотка» — это привычный для многих дачников способ расчета земельных участков, сокращение от «сто квадратных метров».

Наименование ар, знакомое всем по учебникам математики, в последнее время практически не используется, хотя и означает такую же меру площади: 100м².

Вопрос о правильном расчете размера своей земли волнует многих владельцев и особенно актуальным он становится при продаже земельного надела или в случаях, когда владелец хочет «прирезать» к своей земле соседние участки.

многоугольника Расчет площади многоугольника по введенным сторонами и диагоналям, разбивающим многоугольник на непересекающиеся треугольники Данный калькулятор обсчитывает площадь многоугольника по введенным сторонами и диагоналям, разбивающим многоугольник на непересекающиеся треугольники.

Это обычно происходит, когда нужно: уточнить размеры своих земельных владений, для произведения, скажем, расчета полезной площади; при возникновении спорных ситуаций с соседями по поводу границ того или иного участка; при дележе земли, ее дарении или наследовании. Так или иначе, с такой необходимостью может столкнуться каждый из нас.

Указываем все данные в метрах A B, D A, C D, B C — Размер каждой стороны делянки.

Согласно введен данным, наша программа в онлайн режиме выполнить расчет и определить, площадь земельных угодий в квадратных метрах, сотках, акрах и гектарах.

Как рассчитать площадь земельного участка неправильной формы

Сколько в сотке метров земли?

1 сотка — 100 квадратных метров. 1 квадратный метр (1кв.м) — это квадрат с размерами сторон 1 метр.

Но один квадратный метр может быть не только квадратом, например, прямоугольник с размерами сторон 2м на 0,5м тоже имеет 1 кв.м.

Для этого, понятно, помимо длин сторон многоугольника, надо знать еще и длины диагоналей BD и AD, но это и все что нужно — площадь любого треугольника можно вычислить только по длинам его сторон, без измерения углов.

Итак, измеряем длины сторон интересующего нас многоугольника, заносим их в таблицу, мысленно разбиваем многоугольник на треугольники, измеряем нужные диагонали, также заносим их в таблицу, после чего калькулятор рассчитывает площадь всей фигуры.

Не стоит из-за этого переживать!

Ведь это вполне нормально, когда мозг человека решает переложить давно неиспользуемые знания куда-нибудь в удаленный уголок, из которого порой их не так-то и легко извлечь. Чтобы вам не пришлось мучиться с поиском забытых школьных знаний для решения такой задачи, в этой статье собраны различные методы, которые позволяют легко найти искомую площадь треугольника.

Свойства, формулы: периметры, площади, объемы, длины. Треугольники, Прямоугольники и т.д.

Градусы в радианы. неправильных фигур, объемы неправильных тел.

Средняя величина сигнала. Формулы и способы расчета площади.

/ / Площади неправильных фигур.

Подобные методы могут быть использованы, например, инженерами для оценки площадей индикаторных диаграмм паровых двигателей, землемерами для оценки площадей земельных участков, кораблестроителями для оценки горизонтальных или поперечных сечений кораблей.

уточнить размеры своих земельных владений, для произведения, скажем, расчета полезной площади; при возникновении спорных ситуаций с соседями по поводу границ того или иного участка; при дележе земли, ее дарении или наследовании.

Земельный участок под строительство деревянного дома — продажа дома с участком Никто не ставит телегу впереди лошади, а при строительстве собственного загородного коттеджа или дома «лошадью» будет участок, а жилой дом «телегой».

Измерение участка небольших размеров, в пределах половины гектара, можно проводить при помощи рулетки, а для больших же площадей лучше использовать специальную измерительную технику, например, такую, как тахеометр nikon на aspector.ruи прочую. Все границы участка должны быть измерены по всей их длине, а в случае, если используется рулетка, данная процедура проводится по частям, также можно проводить параллельные прямые.

vash-yurist102.ru

Как найти площадь правильного и неправильного шестиугольника? — журнал "Рутвет"

Оглавление:

  1. Площадь правильного шестиугольника
  2. Площадь неправильного шестиугольника
  3. Площадь равностороннего шестиугольника

Умение определять площадь различных фигур играет немалую роль в жизни каждого человека. Рано или поздно приходится иметь дело с этими знаниями. К примеру, в процессе ремонта помещения для определения необходимого количества рулонов обоев, линолеума, паркета, плитки в ванную или на кухню нужно уметь рассчитывать необходимую площадь.

Знаниями в области геометрии пользовались еще в древнем Вавилоне и других странах. На первых шагах к культуре всегда возникала необходимость измерить участок, расстояние. При строительстве первых значительных сооружений требовались умения выдерживать вертикаль, спроектировать план.

Роль эстетических потребностей людей также имела немалое значение. Украшение жилища, одежды, рисование картин способствовало процессу формирования и накопления сведений в области геометрии, которые люди тех времён добывали опытным путем, по крупицам и передавали из поколения в поколение.

Сегодня знания геометрии необходимы и закройщику, и строителю, и архитектору и каждому простому человеку в быту.

Поэтому нужно учиться рассчитывать площадь различных фигур, и помнить, что каждая из формул может пригодиться впоследствии на практике, в том числе, и формула правильного шестиугольника. Шестиугольником называется такая многоугольная фигура, общее количество углов которой равно шести.

Площадь правильного шестиугольника

Правильным шестиугольником называют шестиугольную фигуру, которая имеет равные стороны. Углы у правильного шестиугольника также между собой равны.

В повседневной жизни мы часто можем встретить предметы, имеющие форму правильного шестиугольника. Это и металлическая гайка, и ячейки пчелиных сот, и структура снежинки. Шестиугольными фигурами отлично заполняются плоскости. Так, например, при мощении тротуарной плитки мы можем наблюдать, как плитка укладывается одна возле другой, не оставляя пустых мест.

Свойства правильного шестиугольника

Как посчитать площадь правильного шестиугольника?

Площадь правильного шестиугольника можно рассчитать, разбив его на шесть треугольников, каждый из которых будет иметь равные стороны.

Для расчета площади правильного треугольника используется следующая формула:

Зная площадь одного из треугольников, можно легко рассчитать площадь шестиугольника. Формула для ее расчета проста: поскольку правильный шестиугольник — это шесть равных треугольников, следует площадь нашего треугольника умножить на 6.

Если провести от центра фигуры к любой из ее сторон перпендикуляр, получим отрезок, который называется апофема. Рассмотрим, как найти площадь шестиугольника при известной апофеме:
  1. Площадь = 1/2*периметр*апофему.
  2. Предположим, наша апофема равняется 5√3 см.
  1. Используя апофему, находим периметр: Поскольку апофема расположена перпендикулярно к стороне шестиугольника, то углы треугольника, созданного при помощи апофемы, будут равняться 30˚—60˚—90˚. Каждая сторона полученного треугольника будет соответствовать: x-x√3-2x, где короткая сторона, которая расположена напротив угла в 30˚— это x, длинная сторона, расположенная напротив угла в 60˚ — это x√3, а гипотенуза — 2x.
  2. Поскольку апофема представлена, как x√3, можно подставить ее в формулу a = x√3 и решить. Если, к примеру, апофема = 5√3, тогда подставим эту величину в формулу и получим: 5√3 см = x√3, или x = 5 см.
  3. Итак, короткая сторона треугольника равняется 5 см. поскольку эта величина является половиной длины стороны шестиугольника, умножаем 5 на 2 и получим 10 см, которая является длиной стороны.
  4. Зная длину стороны, умножим её на 6 и получим периметр шестиугольника:10 см х 6 = 60 см
  5. Подставим полученные результаты в нашу формулу:

  Площадь = 1/2*периметр*апофему

  Площадь = ½*60см*5√3

Решаем:

Теперь осталось упростить ответ, чтобы избавиться от квадратных корней, а полученный результат укажем в квадратных сантиметрах:

½ * 60 см * 5√3 см =30 * 5√3 см =150 √3 см =259.8 см²

Видео о том, как найти площадь правильного шестиугольника

Площадь неправильного шестиугольника

Существует несколько вариантов определения площади неправильного шестиугольника:

В зависимости от исходных данных, которые вам будут известны, подбирается подходящий метод.

Метод трапеции

Площадь шестиугольника, имеющего произвольную (неправильную) форму, рассчитывается методом трапеции, суть которого состоит в разделении шестиугольника на отдельные трапеции и последующим вычислением площади каждой из них.

Метод с осями координат

Кроме этого, площадь неправильного шестиугольника можно рассчитать при помощи метода расчета площади неправильных многоугольников. Рассмотрим его на следующем примере:

Вычисление будем выполнять методом использования координат вершин многоугольника:

  1. На этом этапе следует сделать таблицу и записать координаты вершин x и y. Выбираем вершины в последовательном порядке по направлению против часовой стрелки, завершив конец списка повторной записью координаты первой вершины:

  1. Теперь следует умножить значения координаты х 1-й вершины на y 2-й вершины и продолжить таким образом умножение далее. Затем необходимо сложить полученные результаты. В нашем случае получилось 82:

  1. Последовательно умножаем значения координат y1-й вершины на значения координат х 2-й вершины. Суммируем полученные результаты. В нашем случае получилось 38:

  1. Вычитаем сумму, которую получили на четвертом этапе из суммы, которая получилась на третьем этапе: 82 – (-38) = 120

  1. Теперь необходимо разделить результат, который был получен на предыдущем этапе и найдем площадь нашей фигуры: S= 120/2 = 60 см²

Метод разбивания шестиугольника на другие фигуры

Каждый многоугольник можно разделить на несколько других фигур. Это могут быть треугольники, трапеции, прямоугольники. Исходя из известных данных, пользуясь формулами определения площадей перечисленных фигур, последовательно вычисляются их площади и затем суммируются.

Некоторые неправильные шестиугольники состоят из двух параллелограммов. Для определения площади параллелограмма следует умножить его длину на ширину и затем сложить две уже известные площади.

Видео о том, как найти площадь многоугольника

Площадь равностороннего шестиугольника

Равносторонний шестиугольник имеет шесть равных сторон и является правильным шестиугольником.

Площадь равностороннего шестиугольника равняется 6 площадям треугольников, на которые разбита правильная шестиугольная фигура.

Все треугольники в шестиугольнике правильной формы равны, поэтому для нахождения площади такого шестиугольника достаточно будет знать площадь хотя бы одного треугольника.

Для нахождения площади равностороннего шестиугольника используется, конечно же, формула площади правильного шестиугольника, описанная выше.

А Вы знали, как найти площадь шестиугольника? Как думаете, где эти знания пригодятся Вам в жизни? Поделитесь своим мнением в комментариях.

www.rutvet.ru

«Измерение площадей плоских фигур произвольной формы: нестандартные методы»

«Измерение площадей плоских фигур произвольной формы: нестандартные методы»

Шихалиев Роман Мустафаевич 1

1МБОУ "СОШ №3 г. Тосно"

Неизвестный Евгений Вячеславович 1

1МБОУ "СОШ №3 г. Тосно"

Текст работы размещён без изображений и формул.Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Работа посвящена исследованию и сравнению методов измерения площадей фигур произвольной формы.

Актуальность и практическая значимость исследования.

В школьном курсе математики мы в основном имеем дело с многоугольниками. С проблемой вычисления площади фигур я столкнулся при решении различных задач, суть которых сводилась к тому, что требовалось найти площадь различных многоугольников, которых мы не рассматривали на уроках математики. Ведь до 8 класса мы знакомимся только с формулами для вычисления площади квадрата, прямоугольника и прямоугольного треугольника. Так как на уроке мы обычно выполняем решение в тетради, то я обратил внимание, что вычислить площадь того же квадрата помогают клетки, изображенные в тетради. Просматривая различную информацию в интернете, я натолкнулся на формулу, которая позволяет вычислить площадь фигуры, но только не по клеткам, а по их узлам. Между тем, на практике часто возникает необходимость найти площадь фигуры неправильной формы. Например, необходимость определить площадь территории по плану или карте. Но для площадей сложных фигур отсутствуют общие формулы, аналогичные формулам для многоугольников. Впоследствии мне захотелось узнать, есть ли другие способы для вычисления площади различных фигур на клетчатой бумаге, какой из них проще, менее затратен по времени.

Гипотеза: площадь сложной фигуры может быть измерена приближенными методами с точностью, достаточной для практических целей.

Цель работы: исследовать различные способы вычисления площадей фигур, сравнить полученные результаты.

Задачи исследования:

изучить литературу по исследуемой теме;

отобрать интересную и понятную информацию для исследования;

найти различные методы и приёмы вычисления площади фигур на клетчатой бумаге.

изучение методов нахождения площади с помощью взвешивания.

измерение с помощью методов взвешивания площадей контрольных фигур: прямоугольника, квадрата, выявление погрешностей измерения

провести сравнительный анализ "плюсов" и "минусов" найденных способов.

провести эксперимент в 8В классе об выявлении математических знаний у учащихся при вычислении площади фигур;

Поиск интересных задач на нахождение площади фигуры.

проанализировать и систематизировать полученную информацию.

Объектом исследования являются методы измерения площади фигур произвольной формы:

1) метод взвешивания;

2) использование клетчатой бумаги;

3) применение точных формул.

Предметом исследования является площадь фигур произвольной формы.

Из истории возникновения понятия "Площадь".

В повседневной жизни мы часто встречаемся с понятием площади. Мы говорим: площадь квартиры, площадь садового участка и т.д.

Необходимость в понятии «площадь» возникла из жизненных потребностей. В древности люди использовали для измерения длин те измерительные приборы, которые всегда были при себе.

Позже возникла потребность в измерении и сравнении разнообразных «фигур» (н.п. земельных участков). Было необходимо ввести величину, которая характеризовала бы величину той части плоскости, которую занимает фигура. Эту величину назвали площадью.

Измерение площадей является одним из самых древних разделов геометрии. В частности, название “геометрия” означает “землемерие”, т.е. связано именно с измерением площадей. Основы этой науки были заложены в Древнем Египте, где после каждого разлива Нила приходилось заново производить разметку участков, покрытых плодоносным илом, т. е. вычислять их площади.

Вавилоняне, так же как и египтяне измеряли большей частью простейшие фигуры, встречающиеся при межевании земель, возведении стен и насыпей, строительстве плотин и каналов и т.п.

Сохранилось немало планов земельных угодий, разделенных на прямоугольники, трапеции и треугольники, а также планов различных строений, свидетельствующих, что вавилонский землемер или архитектор должен был хорошо чертить и проводить геометрические расчеты.

Многие ученые решали проблему вычисления площади фигуры. В историю с понятием площади вошли имена Евклида, Архимеда, Пифагора, Герона Александрийского, Рене Декарта, Пьера Ферма, Георга Пика и др. Ими открыто большое количество различных формул и способов для вычисления площади фигуры.

Способы вычисления площади фигуры на клетчатой бумаге.

При изучении вычисления площадей многоугольников на клетчатой бумаге я заметил, что все задачи строятся на понятии узла. Узел напоминает узел в рыболовной сетке - пересечение горизонтальных и вертикальных линий. Все задачи достаточно разнообразны и занимательны, они заставляют думать, размышлять, анализировать, искать аналогии.

Рис.1. фотография рыбацкой сетки

Рассмотрим вычисление площади одной и той же фигуры тремя способами и сравним результат вычисления. [1, с.36]

Три способа вычисления площади выпуклого многоугольника.

Разбиение. Смысл данного способа состоит в том, что многоугольник разрезается на прямоугольники и (или) прямоугольные треугольники с вершинами в узлах сетки.

Тогда площадь фигуры можно сосчитать по формуле:

Sф = S1 + S2 + S3 = 10 + 1 + 12 = 23.

Дополнение до прямоугольника. Смысл данного способа – это дополнение многоугольника до прямоугольника так, чтобы его стороны проходили через вершины четырехугольника, а затем вычитание лишних частей. Получим, что площадь фигуры равна:

Sф = Sпр - (S1 + S2) = 36 - (1 + 12) = 23.

Формула Пика. Любая фигура изображенная на листе бумаги делит его на внутреннюю область и внешнюю, а еще есть граничные точки многоугольника. Нас интересуют внутренние узлы и узлы, которые лежат на границе многоугольника. Тогда формула выглядит так S = В + Г/2 - 1, где В - количество внутренних узлов, а Г - количество узлов на границе многоугольника.

Эта формула получила название формула Пика в честь австрийского математика Георга Пика которая появилась в его восьмистраничной работе 1899 года, опубликованной в Праге.

Используя рисунок В= 17, Г = 14, получаем

S = 17 + 14/2 - 1 = 23.

Вычисляя площадь выпуклого многоугольника тремя способами, я получил один и тот же результат.

Три способа вычисления площади невыпуклого многоугольника.

Способ разбиенияне подходит для данной фигуры, т.к. невозможно разбить ее на прямоугольники и (или) прямоугольные треугольники с вершинами в узлах сетки.

Дополнение до прямоугольника.

Достраивая многоугольник до прямоугольника, и отсекая лишние части, найдем площадь фигуры

Sф = S - (S1 + S2 + S3 + S4) = 42 - (6 + 2 + 1 + 1) = 16 - 10 = 6.

ФормулаПика.

При подсчете внутренних узлов многоугольника и узлов, лежащих на границе получим, что

В = 5; Г = 4; S = 5 + 4/2 - 1 = 6.

И опять я получил один и тот же результат.

Вычисление площади кольца по формуле Пика.

А если взять не многоугольник, а, например, кольцо и перенести его на клетчатую бумагу? Понятно, что первый и второй способы не удастся использовать. Применим формулу Пика и сравним полученный результат с результатом, полученным используя формулу для вычисления площади круга.

Возьмем кольцо, которое построим с помощью двух окружностей с радиусами R=4 и r = 2.

Вычислим площадь кольца с помощью формулы Пика:

В = 32, Г = 8, S= 32 + 4 - 1 = 35.

Вычислим площадь кольца по формуле площади круга, округлив число π до единиц.

S = πR2 - πr2 = 3* 16 - 3*4 = 48 - 12 = 36.

Округлим теперь π до десятых:

S = πR2 - πr2 = 3,1* 16 - 3,1*4 = 49,6 - 12,4 = 37,2.

А если округлить число π до сотых, то получим:

S = πR2 - πr2 = 3,14* 16 - 3,14*4 = 50, 24 - 12,56 = 37,68.

Сравнив результаты можно сделать вывод, что существует погрешность в вычислении площади по формуле Пика и чем точнее число π, тем она больше. Следовательно, данную формулу можно применять только для вычисления площадей многоугольников. [2, с.17], [4]

Метод взвешивания

Метод измерения вспомогательной величины придуман еще в древности и заключается в измерении массы плоской копии измеряемой фигуры. Если толщина листа, из которого изготовлены взвешиваемая фигура, постоянна, то масса фигуры прямо пропорциональна ее площади. Нужно нанести на плотную бумагу квадрат, площадь которого S0 точно известна, вырезать его и определить на весах его массу m0. На такую же бумагу перенести фигуру с искомой площадью S. Вырезать фигуру и определите её массу m. Затем, пользуясь правилом пропорции – S/S0 = m/m0, вычислить искомую площадь. [3, с.65]

Тогда

Вычисление площади клинового листа

Для решения задачи была взят фотография кленового листа (рис. 2).

Рисунок 2. Фотография листа клена

1Разбиение.

Окантовка листа была перенесена на лист бумаги и была разбита (разрезана) на прямоугольники и (или) прямоугольные треугольники. (Рисунок 3).

Рисунок 3. Разбиение листа клена на прямоугольники и прямоугольные треугольники

После чего произведен расчет площади каждого прямоугольника и прямоугольного треугольника в см2

     
     
     
     
   

7,56
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

Тогда общая площадь листа будет равна:

Sобщая = S1+S2+…+S54

см2

2. Дополнение до прямоугольника.

Окантовка листа была перенесена на лист бумаги и была дополнена до прямоугольника. (Рисунок 4).

Рисунок 4. Дополнение листа клена на прямоугольника

После чего произведен расчет площади общего прямоугольника и каждого прямоугольника и прямоугольного треугольника в см2

Общий прямоугольник имеет размеры 18,2 см на 15 см, т. Е. его площадь прямоугольника составляет S=18,2∙15=273 см2

     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

Sобщая= S – (S1+S2+…+S42)

см2

3Формула Пика.

Окантовка листа была перенесена на миллиметровую бумагу. (Рисунок 5).

Рисунок 5. Разбиение листа клена на узлы

В (внутренние точки) =13353 шт.

Г (граничные точки) = 725 шт.

Тогда по формуле S = В + Г/2 – 1

S=13353+362,5-1=13714,5мм2=137,145 см2

4. Метод взвешивания

Для проведения взвешивания взяли лист бумаги SvetoCopy. По ее плотности определили вес бумаги при помощи таблицы и путем взвешивания. Результаты сошлись. Вес одного листа бумаги А4 =5г. Размеры листа А4 равны 210х297мм, т.е. площадь одного листа равна S0 = 623,7 см2

Рис. 6. Фотография оборотной стороны упаковки бумаги SvetoCopy

Рис. 7. Таблицы дляболее точного измерения массы листа по его плотности.

Для определения погрешности вычислений вырезали в качестве эталонов несколько геометрических фигур (прямоугольник (эталон 1) и квадрат (эталон 2)), площадь которых можно сравнить вычислив ее по формуле.

Прямоугольник имеет размеры: 7см на 5 см, а квадрат: 5см на 5см.

S0 = 623,7 см2

т0= 5000мг

Наименование

образца

Площадь

по формуле, см2

Взвешивание

Погрешность измерения

∆

Масса,

мг

Площадь, см2

эталон 1

35

250

31,185

1,908

эталон 2

25

150

18,711

3,145

Лист А4

623,7

5000

623,7

0

Лист клена

-

1100

137,214

2,526

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количественной характеристикой точности является погрешность измерения. Если известно точное значение некоторой величины и ее приближенное значение x, то предельной абсолютной погрешностью приближенного значения называется величина , а предельной относительной погрешностью – величина . Однако на практике точные значения измеряемой величины неизвестны, а приближенное значение заключено в некоторых пределах: . В этом случае считают, что .

Таким образом после взвешивания величина площади листа клена составляет 137,214 см2 с погрешностью измерения 2,53 см2

Рис. 8. Фотографии опреденения массы листа

Сравнительный анализ способов нахождения площади многоугольника на клетчатой бумаге.

1. Разбиение.

Этот способ прост в подсчёте площадей фигур, которые разбиваются на прямоугольники и (или) прямоугольные треугольники с вершинами в узлах сетки. К ним относятся выпуклые многоугольники.

К минусам можно отнести то, что в использовании этого способа приходится производить множество действий, а так же невозможность подсчёта площади фигур, которые не разбиваются на прямоугольники и (или) прямоугольные треугольники с вершинами в узлах сетки.

2. Дополнение до прямоугольника.

Этот способ так же прост в подсчёте при вычислении площади при небольшом количестве фигур, площадь которых необходимо отнять.

Минусы этого способа - сложность подсчёта площади многоугольников необычной

формы, большое количество фигур, площадь которых необходимо отнять, а так же невозможность подсчёта площади фигур, не относящихся к многоугольникам.

3. Формула Пика.

К плюсам я отнес то, что легко вычисляется площадь многоугольника с необычной формой, в отличие от предыдущих способов, краткость формулы, а так же возможность вычисления приближенного значения площади местности по карте, представив ее в виде многоугольника, перенеся ее на клетку.

Минусами этого способа считаю сложность вычисления площади фигуры с большим количеством узлов, а так же, если в фигуре есть «спорные» узлы (узлы, лежащие близко к стороне многоугольника). Вычисляя площадь фигур, не относящихся к многоугольникам, результат получается не точным.

4. Метод взвешивания.

К минусам я отнес, что можно вычислить площадь фигуры с помощью весов с большой погрешностью измерения и большей продолжительности времени измерения

Заключение

Изучив различные источники, выяснилось, что существует различные способы вычисления фигур по клеткам, но для меня были интересны и понятны три: разбиение, дополнение до прямоугольника и вычисления по формуле Пика.

Моя гипотеза – о том, что если геометрическая фигура изображена на клетчатой бумаге, то ее площадь можно вычислить различными способами и убедиться, что результаты вычислений будут одинаковыми, частично подтвердилась. Рассмотрев все три способа, я пришел к выводу, что не для всякой фигуры можно приметить каждый из них. У каждого из них есть свои плюсы и минусы.

Все три способа можно применить только для выпуклых многоугольников, перенеся их на клетчатую поверхность.

Формула Пика интересна своей простотой. И пусть она при вычислении площадей, не относящихся к многоугольникам, дает приближенное значение, можно легко оценить площадь той или иной территории на карте.

Как показал метод взвешивания является пригодным для приближенного нахождения площадей фигур сложной формы.

Список литературы и Интернет-ресурсов

Жарковская Н. М., Рисс Е. А. Геометрия клетчатой бумаги. Формула Пика // Математика, 2009, № 17, с. 24-25.

История математики с древнейших времен до начала XIX столетия, под редакцией Ю.П. Юшкевича., издательство Наука., М., 1970г

Смирнова И. М., Смирнов В. А. Геометрия на клетчатой бумаге. – М.: Чистые пруды, 2009.

https://ege.sdamgia.ru/

http://www.pppa.ru/additional/01geodesy/06/02topo.php

http://ru.wikihow.comhttp://knowledge.allbest.ru/mathematics/3c0b65635b3bd68b4c43b89521306d27_0.html

http://argonavt.narod.ru/Kenpark.html

Приложение 1

Опрос сверстников о знании ими способов вычисления площадей плоских фигур

Анкета

 

Умеете ли вы определять площадь не стандартного многоугольника?

 

Если да, то как? (определите площади следующих фигур)

 

А можете ли вы определить площадь нестандартной фигуры (например, площадь лужи). И если да, то как?

Результаты опроса

1 вопрос:

Рис. 9. Гистограмма ответов на 1 вопрос

2. вопрос:

Рис. 10. Гистограмма ответов на 2 вопрос

Вывод по 1 и 2 вопросу: практически 70% респондентов не владеют знаниями вычисления площади многоугольника, если он не стандартной формы.

3 вопрос:

Рис. 11. Гистограмма ответов на 3 вопрос

После проведения анкетирования я показал как измерить площадь лужи при помощи палетки (использовал видео с сайта «математические этюды»)

Рис. 12. Фотографии моего рассказа одноклассникам о измерении площади лужи при помощи палетки

Приложение 2

Работы одноклассников по вычислению площади собственной ладони по формуле Пика

Рис. 13. Фотографии работ одноклассников по вычислению площади собственной ладони по формуле Пика

Просмотров работы: 156

school-science.ru