一流的數學思想卻被教材刪除,陰影面積之容斥法


一流的數學思想卻被教材刪除,陰影面積之容斥法

這個題不難,不過如果不會容斥法,恐怕要用到大學的反三角函數才能解答,因為需要表達出下圖的∠1後,才能進而表示出兩塊陰影面積,達到求面積差的最終目的

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悲哀的是,這樣的方法,在搞定∠1的度數表達後,還要再求cos∠1,搞定三角形②的面積也就是下面綠色部分,來來回回,計算量是很大的。

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所以,即使是大學生,答案正確的可能性都不大

容斥法是什麼意思?

說起來也很簡單,先來個露點圖鎮館,哈哈哈

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阿基米德原理大家不會陌生吧,如果你想知道一個莫名其妙形狀的怪蜀黍的體積是多少,就把這個怪蜀黍一絲不掛的推倒在水中,知道水被排斥排擠出來的體積,就等於怪蜀黍的體積

把一個東西浸入液體裡,液體包圍包容了它,它呢,排斥排擠了一部分液體。

被包容的大小,等於被排斥的大小,這就是容斥法,一如我們幾千年的道德經核心

一流的數學思想卻被教材刪除,陰影面積之容斥法

出來混,總是要還的

具體的操作中呢,被包容的,可以是怪蜀黍,可以是球球,可以是角度,可以是面積,更可以是體積。

同樣的,有包容力的呢,可以是洗腳水,可以是沙子,可以是角度,可以是面積,更可以是體積。

先從簡單的來

一流的數學思想卻被教材刪除,陰影面積之容斥法

上面是個求角度的常見題目,常規法處理也並不難,在入門階段,容斥法並不能體現出太大的優勢,但是注意吸收這種總體上進行組織架構的思想

容斥法怎麼做呢?

∠AEC+∠BED先,這加起來好像什麼東西都不是?搞什麼名堂?

它們加起來的確不是一個確定的角,但卻是∠AED+∠BEC

很震驚有沒有?

本來不相容的兩個角∠AEC和∠BED,你非要讓它們糾纏在一起,那就得排斥一個∠BEC,也可以這樣去理解,∠BEC是∠AEC與∠BED的重合部分

大家都要堂堂正正做人,你一個人佔了兩個名額,那就乖乖的站出來吧

完整的算式=∠AEC+∠BED-∠AED=10°

感受到了沒有?突然從外部一箭穿心擊倒敵人的感覺。算式也比較簡單,當然缺點也是有的,一箭定生死,不如我們常規法那樣可以慢慢一步步得到步驟分,這可能也是它被官方教材捨棄的原因

但是回到我們最開始的題目,容斥法絕對是簡介明快,最佳方案。

大扇形把小扇形減去後,剩下的就是如下的陰影

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然後你想想,再把矩形給減去呢?

臣妾做不到啊,矩形不是有個角跑出大扇形了麼?

一流的數學思想卻被教材刪除,陰影面積之容斥法

這個小毛毛一樣的東西明明在大扇形的外面,怎麼減去?鬼知道怎麼減!

減不了就放在那裡好不好?

你來看看,完整的式子變成了什麼樣子,大扇形-小扇形-矩形,那個毛毛樣的東西不知道是多少,但是它是在減去矩形的時候被多減去的

所以,題目要求解的,陰影面積只差,也正好是這個式子,大扇形-小扇形-矩形

具體答案略


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