竞赛数学 · 四年级 第4讲《几何图形剪拼》举一反三练习卷
详细解题思路 + 规范步骤 + 三套填空变式(换数字 / 换场景 / 增加知识点)· 答案见文末附录
1. 【原题 ch04-chaoyue-01】将图 4-23 沿格线分割成大小、形状完全相同的 4 个部分,你能想出几种方法?(如果两个图形通过旋转或翻转后重合,就认为它们的大小、形状是相同的)
详细思路是哪类问题:这是「格点图形四等分」类:32 格图形沿格线分成 4 个全等块。
关键切入点:直接数格:共 32 个小格,每块 $32\div4=8$ 个小格;8 格拼成的形状很像一个倾斜的正方形,可按多种方式分成 4 个全等块。属构造型。
方法概述:数总格数四等分,构造与原图相似的全等块。
规范步骤:- 第一步:总格数:$32$ 个小格(计数)
- 第二步:每块格数:$32\div 4=8$(均分)
- 第三步:8 格凑成“倾斜正方形”:4 个全等块(相似分割)
- 结论:有多种分法(不唯一)
2. 【原题 ch04-chaoyue-02】如图 4-24 (a),长方形的长和宽分别是 25 厘米和 16 厘米,请把这个长方形剪成两块,再拼成一个正方形如图 (b)。
详细思路是哪类问题:这是「长方形阶梯剪拼成正方形」类:$25\times16$ 长方形剪两块拼成正方形。
关键切入点:面积守恒:$25\times16=400$,正方形边长为 20($20\times20=400$)。长要从 25 剪到 20,横阶梯每级 $25-20=5$;宽要从 16 补到 20,竖阶梯每级 $20-16=4$,沿此阶梯剪两块错位拼接。
方法概述:由面积求边长,横 5 竖 4 的阶梯剪两块错位拼接。
规范步骤:- 第一步:长方形面积:$25\times 16=400$(平方厘米)(面积)
- 第二步:定边长:$20\times 20=400$,边长 $20$(面积定边长)
- 第三步:横阶梯尺寸:$25-20=5$(长的余量)
- 第四步:竖阶梯尺寸:$20-16=4$(宽的补量)
- 结论:沿横 5 竖 4 阶梯剪拼成边长 20 的正方形
第一套题目:长方形的长和宽分别是 $32$ 厘米和 $18$ 厘米,把它剪成两块拼成一个正方形。求正方形的边长,以及横、竖阶梯每级的尺寸。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$32\times18=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 576,边长 $\times$ 边长 $=576$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $24\times24=576$)。
- 第 3 步(横阶梯尺寸):长要从 32 剪到 24,横阶梯每级长 $32-24=\underline{\quad}$。
- 第 4 步(竖阶梯尺寸):宽要从 18 补到 24,竖阶梯每级高 $24-18=\underline{\quad}$。
第二套题目:一块长 $25$ 厘米、宽 $16$ 厘米的长方形铁皮,剪成两块焊成一块正方形铁皮。求正方形的边长,以及横、竖阶梯每级的尺寸。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(铁皮面积):$25\times16=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):焊接面积不变,正方形面积也是 400,边长 $\times$ 边长 $=400$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $20\times20=400$)。
- 第 3 步(横阶梯尺寸):长从 25 剪到 20,横阶梯每级长 $25-20=\underline{\quad}$。
- 第 4 步(竖阶梯尺寸):宽从 16 补到 20,竖阶梯每级高 $20-16=\underline{\quad}$。
第三套题目:长方形的长和宽分别是 $45$ 厘米和 $20$ 厘米,剪成两块拼成正方形。求正方形的边长,以及横、竖阶梯每级的尺寸。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$45\times20=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 900,边长 $\times$ 边长 $=900$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $30\times30=900$)。
- 第 3 步(横阶梯尺寸):长从 45 剪到 30,$45-30=\underline{\quad}$。
- 第 4 步(竖阶梯尺寸):宽从 20 补到 30,$30-20=\underline{\quad}$。
第三套题目:长方形的长和宽分别是 $48$ 厘米和 $27$ 厘米,剪成两块拼成正方形。求正方形的边长、横竖阶梯每级尺寸以及正方形的周长。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$48\times27=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 1296,边长 $\times$ 边长 $=1296$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $36\times36=1296$)。
- 第 3 步(横阶梯尺寸):长从 48 剪到 36,$48-36=\underline{\quad}$。
- 第 4 步(竖阶梯尺寸):宽从 27 补到 36,$36-27=\underline{\quad}$。
- 第 5 步(再求周长):周长 $=$ 边长 $\times4$,$36\times4=\underline{\quad}$。
3. 【原题 ch04-chaoyue-03】如图 4-25 (a) 是一块 $25\times 49$(单位:厘米)的长方形纸片,现在要沿虚线将它分成 3 块,再拼成如图 (b) 所示的边长为 35 厘米的正方形纸片。请用实线标明剪切和拼接的方法。在这里,虚线划分成的小长方形的大小为 $5\times 7$(单位:厘米)。
详细思路是哪类问题:这是「长方形阶梯剪拼成正方形」类:$25\times49$ 长方形沿虚线分 3 块拼成边长 35 的正方形。
关键切入点:面积守恒:$25\times49=1225=35^2$。长要从 49 剪到 35,横向剪去 $49-35=14$;宽要从 25 补到 35,阶梯高 $35-25=10$,沿 $5\times7$ 虚线剪 3 块拼接。
方法概述:由长宽与目标边长的差定阶梯尺寸,剪 3 块拼正方形。
规范步骤:- 第一步:长方形面积:$25\times 49=1225$(平方厘米)(面积)
- 第二步:定边长:$35\times 35=1225$,边长 $35$(面积定边长)
- 第三步:长向剪去:$49-35=14$(长的余量)
- 第四步:宽向阶梯高:$35-25=10$(宽的补量)
- 结论:沿 $5\times7$ 虚线剪 3 块拼成边长 35 的正方形
第一套题目:一块 $49\times64$ 的长方形纸片,沿虚线分成 3 块拼成一个正方形。求正方形的边长、长向要剪去的长度、宽向阶梯的高度。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$49\times64=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 3136,边长 $\times$ 边长 $=3136$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $56\times56=3136$)。
- 第 3 步(长向余量):长从 64 剪到 56,剪去 $64-56=\underline{\quad}$。
- 第 4 步(宽向补量):宽从 49 补到 56,阶梯高 $56-49=\underline{\quad}$。
第二套题目:一块 $25\times49$ 的长方形草坪,园丁沿虚线把它分成 3 块重新拼成一块正方形草坪。求正方形草坪的边长、长向要剪去的长度、宽向阶梯的高度。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(草坪面积):$25\times49=\underline{\quad}$(平方米)。
- 第 2 步(求边长):拼接面积不变,正方形面积也是 1225,边长 $\times$ 边长 $=1225$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $35\times35=1225$)。
- 第 3 步(长向余量):长从 49 剪到 35,剪去 $49-35=\underline{\quad}$。
- 第 4 步(宽向补量):宽从 25 补到 35,阶梯高 $35-25=\underline{\quad}$。
第三套题目:一块 $36\times64$ 的长方形纸片,分成 3 块拼成一个正方形。求正方形的边长、长向要剪去的长度、宽向阶梯的高度。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$36\times64=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 2304,边长 $\times$ 边长 $=2304$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $48\times48=2304$)。
- 第 3 步(长向余量):长从 64 剪到 48,剪去 $64-48=\underline{\quad}$。
- 第 4 步(宽向补量):宽从 36 补到 48,阶梯高 $48-36=\underline{\quad}$。
第三套题目:一块 $45\times80$ 的长方形纸片,分成 3 块拼成一个正方形。求正方形的边长、长向剪去的长度、宽向阶梯高度以及正方形的周长。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$45\times80=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 3600,边长 $\times$ 边长 $=3600$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $60\times60=3600$)。
- 第 3 步(长向余量):长从 80 剪到 60,剪去 $80-60=\underline{\quad}$。
- 第 4 步(宽向补量):宽从 45 补到 60,阶梯高 $60-45=\underline{\quad}$。
- 第 5 步(再求周长):周长 $=$ 边长 $\times4$,$60\times4=\underline{\quad}$。
4. 【原题 ch04-chaoyue-04】将图 4-26 沿格线分割成 7 个形状不同的长方形(包含正方形),请在图中用实线标出分割线。
详细思路是哪类问题:这是「正方形分割成不同长方形」类:$5\times5$ 分成 7 个形状互不相同的长方形(含正方形)。
关键切入点:从面积入手:正方形面积 25,7 个形状不同的长方形面积和也是 25。取面积依次为 $1,2,3,4,4,5,6$ 的 7 个不同形状($1\times1,1\times2,1\times3,2\times2,1\times4,1\times5,2\times3$),$1+2+3+4+4+5+6=25$ 恰好填满。
方法概述:从面积入手,取面积互不相同的 7 个长方形使面积和为 25。
规范步骤:- 第一步:总面积:$5\times 5=25$(面积)
- 第二步:取 7 个不同形状:$1\times1,1\times2,1\times3,2\times2,1\times4,1\times5,2\times3$(穷举构造)
- 第三步:面积和:$1+2+3+4+4+5+6=25$(验证)
- 结论:恰好填满 $5\times5$
5. 【原题 ch04-chaoyue-05】图 4-27 是由 5 个小正方形组成的一个“十字架”,请将它剪成若干块,然后拼成一个大正方形。
详细思路是哪类问题:这是「十字形等积剪拼成正方形」类:5 个小正方形组成的十字架剪拼成一个大正方形。
关键切入点:十字架面积 5,大正方形面积也 5。由 $5=2^2+1^2$,边长等于直角边 1、2 的直角三角形斜边,按此斜边方向剪拼即可(有多种方法)。
方法概述:由面积 5 与 $5=1^2+2^2$ 定边长,按斜边方向剪拼。
规范步骤:- 第一步:十字架面积:$5$(个小正方形)(面积)
- 第二步:分解面积:$1\times1+2\times2=1+4=5$(勾股分解)
- 第三步:按斜边剪拼:大正方形边长为直角边 1、2 的斜边(斜边剪拼)
- 结论:可有多种剪拼方法
6. 【原题 ch04-chaoyue-06】如图 4-28,一个 $5\times 7$ 的大长方形左上角割去了一个 $2\times 3$ 的小长方形,请把这个图形分成 3 部分,再拼成一个正方形。
详细思路是哪类问题:这是「缺角图形等积剪拼成正方形」类:$5\times7$ 长方形去掉 $2\times3$ 一角,分 3 块拼成正方形。
关键切入点:剩余面积 $5\times7-2\times3=35-6=29$,目标正方形面积也是 29,边长为 $\sqrt{29}$(非整数)。原书未给解答,只需按面积等积用阶梯/斜线剪拼,属构造型。
方法概述:由剩余面积定正方形面积,等积剪拼分 3 块。
规范步骤:- 第一步:外框面积:$5\times 7=35$(面积)
- 第二步:减去缺角:$35-2\times3=35-6=29$(作差)
- 第三步:目标正方形面积:$29$,边长 $\sqrt{29}$(等积)
- 结论:按等积剪拼分 3 块(原书未给具体图)
7. 【原题 ch04-chaoyue-07】有一个大正方形,现在要把它分割为 12 个小正方形,那么:(1)要分成 2 种面积不同的小正方形,可以如何分割?(2)要分成 3 种面积不同的小正方形,可以如何分割?(3)要分成 4 种面积不同的小正方形,可以如何分割?
详细思路是哪类问题:这是「正方形分割成小正方形(控制面积种类)」类:把大正方形分成 12 个小正方形,控制不同面积的种类数为 2、3、4。
关键切入点:先用网格把大正方形均分成若干同样大小的小正方形,再合并其中一部分得到更大的正方形,从而出现 2 种、3 种或 4 种不同面积,且总数恰为 12 个。原书未给标准图,属构造型。
方法概述:用网格分割再合并,控制面积种类数与总数 12。
规范步骤:- 第一步:网格均分:分成若干同样大小的小正方形(网格)
- 第二步:合并出更大正方形:制造 2/3/4 种不同面积(合并)
- 第三步:使总数为 12:控制个数(计数)
- 结论:分别构造 2、3、4 种面积的分法(原书未给标准解)
8. 【原题 ch04-chaoyue-08】请画出一个三角形,并把它分成大小、形状都完全相同的 5 个小三角形。如果要分为完全相同的 13 个小三角形,该如何画?
详细思路是哪类问题:这是「三角形分割成全等三角形」类:把一个三角形分成 5 个、13 个大小形状都相同的小三角形。
关键切入点:先把大三角形沿格线分成 $n^2$ 个全等小三角形($4,9,16,\dots$),再适当合并相邻小三角形,凑成大小、形状都相同的 5 个或 13 个小三角形。原书未给标准图,属构造型。
方法概述:用 $n^2$ 等分网格再合并,凑出 5 或 13 个全等小三角形。
规范步骤:- 第一步:$n^2$ 等分:分成 $4,9,16,\dots$ 个全等小三角形(相似分割)
- 第二步:合并相邻小三角形:凑成 5 或 13 个全等块(合并)
- 结论:给出 5 个与 13 个的分法(原书未给标准解)
9. 【原题 ch04-tuozhan-01】观察图 4-11,$ABCDEF$ 是正六边形,$O$ 是它的中心。画出线段 $PQ$ 后,就把正六边形 $ABCDEF$ 分成了 2 个大小、形状都相同的五边形。(1)能否画出 3 条线段,把正六边形分成 6 个大小、形状都相同的图形?(2)能否画出几条线段,把正六边形分成 3 个大小、形状都相同的四边形?(3)能否画出几条线段,把正六边形分成 3 个大小、形状都相同的五边形?
详细思路是哪类问题:这是「正多边形等分(中心对称)」类:利用正六边形绕中心 $O$ 的旋转对称把它分成若干全等块。
关键切入点:正六边形绕中心每转 $60^\circ$ 与自身重合:(1) 连 $O$ 与 6 个顶点得 6 个全等三角形;(2) 把 6 个三角形两两合并 $6\div2=3$ 得 3 个全等菱形;(3) 连 $OA,OC,OE$ 得 3 个全等五边形。
方法概述:过中心画对称分割线,按 60°/120° 旋转对称分块。
规范步骤:- 第一步:(1) 连 $O$ 与 6 顶点:$6$ 个全等三角形(中心放射)
- 第二步:(2) 两两合并:$6\div 2=3$ 个全等菱形(合并)
- 第三步:(3) 连 $OA,OC,OE$:$3$ 个全等五边形(隔顶连线)
- 结论:三问都能实现
10. 【原题 ch04-tuozhan-02】请在图 4-12 中标出分割线,把图形沿格线分成大小、形状都相同的 4 个部分。(如果两个图形通过旋转或翻转后重合,就认为它们的大小、形状是相同的)
详细思路是哪类问题:这是「格点图形四等分」类:把带凸出小方格的图形沿格线分成 4 个旋转/翻转可重合的全等块。
关键切入点:先数总格数四等分得每块格数,再结合轮廓的凸出部分,凑出 4 个通过旋转或翻转能重合的全等小块。属构造型。
方法概述:总格数四等分,凑旋转/翻转可重合的全等块。
规范步骤:- 第一步:总格数四等分:总格数 $\div 4=$ 每块格数(均分)
- 第二步:结合凸出轮廓凑全等块:4 个旋转/翻转可重合的块(凑全等)
- 结论:标出分割线(不唯一)
11. 【原题 ch04-tuozhan-03】将图 4-13 沿格线分割成大小、形状都相同的 4 个部分,请在图中画出具体的分割方法。
详细思路是哪类问题:这是「三角形格阵等分」类:三角形格阵共 24 个小三角形,沿格线分成 4 个全等块。
关键切入点:每块应含 $24\div4=6$ 个小三角形;6 个小三角形拼成的图形要与整体相似(仍是三角形),在格阵中找出 4 个这样的小三角形区域。
方法概述:总三角形数 ÷ 4,凑与原图相似的小三角形区域。
规范步骤:- 第一步:每块小三角形数:$24\div 4=6$(均分)
- 第二步:6 个小三角形拼成相似小三角形:4 个全等区域(相似分割)
- 结论:沿格线分成 4 个相似全等块(不唯一)
12. 【原题 ch04-tuozhan-04】将图 4-14 分割成大小、形状完全相同的 4 块,请至少画出 4 种不同的分法。(图中 L 形底边长为 12、右侧高为 8,上方凸起部分宽为 4)
详细思路是哪类问题:这是「L 形图形等分」类:把 L 形分成大小、形状都相同的 4 块,至少给 4 种分法。
关键切入点:先按格算出 L 形面积,四等分得每块面积;L 形既能分成 4 个与原图相似的小 L 形,也能分成长方形、阶梯形等其它全等块,多给几种分法即可。属构造型。
方法概述:求面积四等分,构造多种全等分块。
规范步骤:- 第一步:求 L 形面积并四等分:面积 $\div 4=$ 每块面积(均分)
- 第二步:构造相似/长方形/阶梯等全等块:至少 4 种分法(多解构造)
- 结论:给出 4 种不同分法(不唯一)
13. 【原题 ch04-tuozhan-05】如图 4-15,从一张边长为 7 厘米的正方形纸片中,最多能裁剪出多少张长 4 厘米、宽 1 厘米的长方形纸条?请画图说明裁剪方法。
详细思路是哪类问题:这是「纸条裁剪计数(面积估界)」类:边长 7 的正方形最多裁出多少张 $4\times1$ 的纸条。
关键切入点:用面积估上界:正方形面积 $7\times7=49$,每张纸条面积 $4\times1=4$,$49\div4=12.25$,故至多 12 张;再用横竖交错的实际裁法把 12 张排满($12\times4=48\le49$),达到上界。
方法概述:面积估上界,横竖交错裁法达到上界。
规范步骤:- 第一步:正方形面积:$7\times 7=49$(平方厘米)(面积)
- 第二步:每张纸条面积:$4\times 1=4$(平方厘米)(面积)
- 第三步:面积上界:$12\times 4=48\le 49$,故最多 $12$ 张(估界+验证)
- 结论:横竖交错裁法可裁满 $12$ 张
14. 【原题 ch04-tuozhan-06】将图 4-16 分成大小、形状相同的 4 块,使得每块中都有 $A$、$B$、$C$、$D$。(图 4-16 为 $6\times 6$ 方格中按位置填入的若干字母 $A$、$B$、$C$、$D$)
详细思路是哪类问题:这是「字母方格等分」类:$6\times6$ 方格分成 4 个全等块,每块含 $A,B,C,D$。
关键切入点:共 $6\times6=36$ 格,四等分得每块 $36\div4=9$ 格;再结合字母位置凑出 4 个旋转/翻转可重合、且各含 $A,B,C,D$ 的全等块。属构造型。
方法概述:36 格四等分得每块 9 格,结合字母位置凑全等块。
规范步骤:- 第一步:总格数:$6\times 6=36$(计数)
- 第二步:每块格数:$36\div 4=9$(均分)
- 第三步:结合字母位置凑全等块:每块含 $A,B,C,D$(按条件分)
- 结论:凑出 4 个全等块(不唯一)
15. 【原题 ch04-tuozhan-07】如图 4-17,请把一个大正方形分割为两种面积不同的小正方形。(1)如果要求两种小正方形一共有 6 个,应该怎么分?(2)如果要求两种小正方形一共有 7 个,应该怎么分?
详细思路是哪类问题:这是「正方形分割成两种小正方形」类:把大正方形分成两种面积不同的小正方形,个数分别为 6、7。
关键切入点:结合面积关系确定两种边长的搭配:(1) 6 个时,可分成 2 个大正方形 + 4 个小正方形;(2) 7 个时,可分成 1 个大正方形 + 6 个小正方形。属构造型。
方法概述:按要求个数确定两种边长搭配并构造分割。
规范步骤:- 第一步:(1) 拆成 $2+4$:$2+4=6$ 个(个数搭配)
- 第二步:(2) 拆成 $1+6$:$1+6=7$ 个(个数搭配)
- 结论:按面积关系定边长与位置(不唯一)
16. 【原题 ch04-tuozhan-08】将边长分别为 3 厘米和 4 厘米的两个正方形切割成 4 块,然后将它们拼成一个边长是 5 厘米的大正方形,请在图 4-18 中画出切割线和拼接线。
详细思路是哪类问题:这是「两正方形等积剪拼成大正方形」类:边长 3、4 的两正方形切成 4 块拼成边长 5 的大正方形。
关键切入点:面积守恒:$3^2+4^2=9+16=25=5^2$,两小正方形面积和恰等于大正方形面积,故可拼成;按直角阶梯线切成 4 块绕拼即可。
方法概述:面积守恒确认可行,阶梯切拼合成大正方形。
规范步骤:- 第一步:两小正方形面积和:$3\times3+4\times4=9+16=25$(面积和)
- 第二步:定大正方形边长:$5\times 5=25$,边长 $5$(面积定边长)
- 第三步:阶梯切成 4 块绕拼:拼成边长 5 的正方形(等积剪拼)
- 结论:大正方形边长 $5$ 厘米
第一套题目:边长分别为 $6$ 厘米和 $8$ 厘米的两个正方形,切割成 4 块后拼成一个大正方形。这个大正方形的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(各自面积):先分别求两个正方形的面积,$6\times6=\underline{\quad}$,$8\times8=\underline{\quad}$。
- 第 2 步(面积和 = 大正方形面积):剪拼面积不变,大正方形面积 $36+64=\underline{\quad}$。
- 第 3 步(求边长):正方形边长 $\times$ 边长 $=100$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $10\times10=100$)。
第二套题目:裁缝有两块正方形布料,边长分别是 $3$ 分米和 $4$ 分米,把它们剪成 4 块后缝成一块更大的正方形桌布。这块桌布的边长是多少分米?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(各自面积):两块布料面积 $3\times3=\underline{\quad}$,$4\times4=\underline{\quad}$。
- 第 2 步(面积和 = 大正方形面积):缝合面积不变,桌布面积 $9+16=\underline{\quad}$。
- 第 3 步(求边长):边长 $\times$ 边长 $=25$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $5\times5=25$)。
第三套题目:边长分别为 $5$ 厘米和 $12$ 厘米的两个正方形,切割后拼成一个大正方形。这个大正方形的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(各自面积):$5\times5=\underline{\quad}$,$12\times12=\underline{\quad}$。
- 第 2 步(面积和):大正方形面积 $25+144=\underline{\quad}$。
- 第 3 步(求边长):边长 $\times$ 边长 $=169$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $13\times13=169$)。
第三套题目:边长分别为 $9$ 厘米和 $12$ 厘米的两个正方形,切割后拼成一个大正方形。求这个大正方形的边长和周长。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(各自面积):$9\times9=\underline{\quad}$,$12\times12=\underline{\quad}$。
- 第 2 步(面积和):大正方形面积 $81+144=\underline{\quad}$。
- 第 3 步(求边长):边长 $\times$ 边长 $=225$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $15\times15=225$)。
- 第 4 步(再求周长):正方形周长 $=$ 边长 $\times4$,$15\times4=\underline{\quad}$。
17. 【原题 ch04-tuozhan-09】请将图 4-19 中的图 (a) 剪成 3 块,再拼成一个正方形如图 (b)。
详细思路是哪类问题:这是「缺角图形等积剪拼成正方形」类:从 $4\times7$ 长方形去掉左上角 $1\times3$,剪 3 块拼成正方形。
关键切入点:剪拼面积不变:总面积 $4\times7-1\times3=28-3=25$,故正方形边长为 5($5\times5=25$);沿阶梯折线剪 3 块错位拼接即可。
方法概述:由面积定边长,阶梯剪 3 块错位拼接。
规范步骤:- 第一步:外框面积:$4\times 7=28$(面积)
- 第二步:减去缺角:$28-1\times3=28-3=25$(作差)
- 第三步:定边长:$5\times 5=25$,边长 $5$(面积定边长)
- 结论:拼成边长 $5$ 的正方形
第一套题目:从一个 $5\times10$ 的长方形左上角去掉一个 $1\times1$ 的小正方形,把剩下的图形剪成 3 块拼成一个正方形。这个正方形的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(外框面积):先算整块长方形面积 $5\times10=\underline{\quad}$。
- 第 2 步(减去缺角):挖掉的小正方形面积 $1\times1=\underline{\quad}$,剩下面积 $50-1=\underline{\quad}$。
- 第 3 步(求边长):正方形边长 $\times$ 边长 $=49$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $7\times7=49$)。
第二套题目:一块 $4\times7$ 的长方形地砖,左上角崩掉了一块 $1\times3$ 的角,工人把剩下的部分切成 3 块重新拼成一块正方形地砖。这块正方形地砖的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(外框面积):整块地砖面积 $4\times7=\underline{\quad}$。
- 第 2 步(减去缺角):崩掉的角面积 $1\times3=\underline{\quad}$,剩下面积 $28-3=\underline{\quad}$。
- 第 3 步(求边长):边长 $\times$ 边长 $=25$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $5\times5=25$)。
第三套题目:从一个 $5\times9$ 的长方形去掉一个 $3\times3$ 的角,把剩下的图形剪拼成一个正方形。这个正方形的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(外框面积):$5\times9=\underline{\quad}$。
- 第 2 步(减去缺角):$3\times3=\underline{\quad}$,剩下面积 $45-9=\underline{\quad}$。
- 第 3 步(求边长):边长 $\times$ 边长 $=36$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $6\times6=36$)。
第三套题目:从一个 $6\times12$ 的长方形去掉一个 $2\times4$ 的角,把剩下的图形剪拼成一个正方形。求这个正方形的边长和周长。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(外框面积):$6\times12=\underline{\quad}$。
- 第 2 步(减去缺角):$2\times4=\underline{\quad}$,剩下面积 $72-8=\underline{\quad}$。
- 第 3 步(求边长):边长 $\times$ 边长 $=64$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $8\times8=64$)。
- 第 4 步(再求周长):周长 $=$ 边长 $\times4$,$8\times4=\underline{\quad}$。
18. 【原题 ch04-tuozhan-10】将图 4-20 分割成 4 个形状和大小都相同的部分,然后将它们拼接成一个正方形。请在原图上标明分割线,并画出正方形的拼接图。(图 4-20 为对称的十字凸形,标注边长 2、3、1、6、1、3、2 等)
详细思路是哪类问题:这是「对称图形等积剪拼成正方形」类:十字凸形分成 4 个全等块再拼成正方形。
关键切入点:先求图形面积(等于目标正方形面积)定出边长;再利用图形关于中心的对称性分成 4 个全等块,绕中心旋转拼成正方形。属构造型(依赖图示尺寸)。
方法概述:面积定边长,中心对称分 4 块旋转拼接。
规范步骤:- 第一步:求面积定正方形边长:图形面积 $=$ 正方形面积(等积)
- 第二步:中心对称分成 4 个全等块:绕中心旋转(对称分割)
- 结论:拼成正方形(分法见图示)
19. 【原题 ch04-tuozhan-11】图 4-21 (a) 中长方形的长和宽分别是 9 厘米和 4 厘米,请把这个长方形剪成 2 块,再拼成一个正方形如图 (b)。
详细思路是哪类问题:这是「长方形等积剪拼成正方形」类:$9\times4$ 长方形剪 2 块拼成正方形。
关键切入点:面积守恒:$9\times4=36$,正方形边长为 6($6\times6=36$);沿阶梯折线把长方形剪成两块错位拼接即成正方形。
方法概述:由面积求边长,阶梯剪拼把长方形改拼成正方形。
规范步骤:- 第一步:长方形面积:$9\times 4=36$(平方厘米)(面积)
- 第二步:定边长:$6\times 6=36$,边长 $6$(面积定边长)
- 第三步:阶梯剪 2 块错位拼:拼成边长 6 的正方形(等积剪拼)
- 结论:正方形边长 $6$ 厘米
第一套题目:长 $16$ 厘米、宽 $9$ 厘米的长方形,剪成两块后拼成一个正方形。这个正方形的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$16\times9=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):剪拼面积不变,正方形面积也是 144,边长 $\times$ 边长 $=144$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $12\times12=144$)。
第二套题目:一块长 $9$ 厘米、宽 $4$ 厘米的长方形彩纸,剪成两块后拼成一个正方形。这个正方形的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(彩纸面积):$9\times4=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):剪拼面积不变,正方形面积也是 36,边长 $\times$ 边长 $=36$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $6\times6=36$)。
第三套题目:长 $25$ 厘米、宽 $4$ 厘米的长方形,剪拼成一个正方形。这个正方形的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$25\times4=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 100,边长 $\times$ 边长 $=100$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $10\times10=100$)。
第三套题目:长 $32$ 厘米、宽 $18$ 厘米的长方形,剪拼成一个正方形。求这个正方形的边长和周长。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$32\times18=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 576,边长 $\times$ 边长 $=576$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $24\times24=576$)。
- 第 3 步(再求周长):周长 $=$ 边长 $\times4$,$24\times4=\underline{\quad}$。
20. 【原题 ch04-tuozhan-12】有一长方形纸片,按图 4-22 所示剪成了 3 块。已知这 3 块纸片可拼成一个正方形,那么这个正方形的边长是多少?请画出具体的拼法。(图 4-22 标注边长 4、5、3、9、12 等)
详细思路是哪类问题:这是「三块等积剪拼成正方形」类:长方形剪 3 块拼成正方形,求正方形边长。
关键切入点:剪拼面积不变:整块面积 $9\times(12+4)=9\times16=144$,故正方形边长为 12($12\times12=144$);拼接时斜线对齐即可。
方法概述:由面积守恒求边长,斜线对齐拼接。
规范步骤:- 第一步:求总面积:$9\times(12+4)=9\times 16=144$(面积)
- 第二步:定边长:$12\times 12=144$,边长 $12$(面积定边长)
- 结论:正方形边长 $12$ 厘米
第一套题目:一张长方形纸片被剪成 3 块,恰好能拼成一个正方形。已知长方形的长为 $25$ 厘米、宽为 $16$ 厘米,这个正方形的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$25\times16=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):剪拼面积不变,正方形面积也是 400,边长 $\times$ 边长 $=400$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $20\times20=400$)。
第二套题目:木工把一块长 $16$ 分米、宽 $9$ 分米的长方形木板锯成 3 块,恰好拼成一块正方形木板。这块正方形木板的边长是多少分米?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(木板面积):$16\times9=\underline{\quad}$(平方分米)。
- 第 2 步(求边长):拼接面积不变,正方形面积也是 144,边长 $\times$ 边长 $=144$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $12\times12=144$)。
第三套题目:一张长 $12$ 厘米、宽 $27$ 厘米的长方形纸片剪成 3 块拼成正方形。这个正方形的边长是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$12\times27=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 324,边长 $\times$ 边长 $=324$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $18\times18=324$)。
第三套题目:一张长 $54$ 厘米、宽 $24$ 厘米的长方形纸片剪成 3 块拼成正方形。求这个正方形的边长和周长。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 第 1 步(长方形面积):$54\times24=\underline{\quad}$(平方厘米)。
- 第 2 步(求边长):正方形面积也是 1296,边长 $\times$ 边长 $=1296$,试出边长 $=\underline{\quad}$(因为 $36\times36=1296$)。
- 第 3 步(再求周长):周长 $=$ 边长 $\times4$,$36\times4=\underline{\quad}$。
21. 【原题 ch04-tuozhan-13】把长 7 厘米、宽为 3 厘米的长方形若干个互不重叠又不留空隙地拼成一个大长方形,那么这个大长方形的周长最少是多少厘米?请画出具体的拼法。
详细思路是哪类问题:这是「拼接长方形求最小周长」类:用若干 $7\times3$ 小长方形拼成大长方形,求最小周长。
关键切入点:第一层:因为用面积 $7\times3=21$ 的小长方形不留空隙、不重叠地拼,大长方形面积必是 $21$ 的整数倍。第二层:面积一定时,长、宽越接近(越像正方形)周长越小。按原书取 $4$ 块拼成(面积 $21\times4=84$),把 $84$ 写成因数配对,最接近正方形的是 $12\times7$;再比周长 $(7+12)\times2=38$ 小于 $6\times14$ 的 $(6+14)\times2=40$,故取 $12\times7$,最小周长 $38$。(具体拼法见原书图)
方法概述:面积取 $21$ 的整数倍;同面积下长宽越接近周长越小;在原书选定的 $84$ 中比较因数配对,取最接近正方形者。
规范步骤:- 第一步:小长方形面积决定面积倍数:$7\times 3=21$,大长方形面积是 $21$ 的整数倍(面积倍数)
- 第二步:最小周长的方向:面积一定时,长、宽越接近,周长越小(周长最值)
- 第三步:按原书取 4 块拼成:$21\times 4=84$(平方厘米)(取 4 块)
- 第四步:把 84 拆成最接近正方形的一对:$12\times 7=84$,比 $6\times14$ 更接近正方形(最接近正方形)
- 第五步:比较周长取小者:$(7+12)\times 2=38<(6+14)\times 2=40$(比周长)
- 结论:最小周长 $38$ 厘米(拼法见原书图)
22. 【原题 ch04-tuozhan-14】用若干张边长为 1、2、3、4 的正方形纸片互不重叠地拼成一个边长为 5 的大正方形,那么最少需要多少张纸片?请画出具体的拼法。
详细思路是哪类问题:这是「正方形拼接求最少块数」类:用边长 1,2,3,4 的正方形拼成边长 5 的大正方形,求最少张数。
关键切入点:边长 4 的纸片其实用不上:在边长 5 的正方形里放 1 张 $4\times4$,余下的是宽只有 $1$ 的 L 形(面积 $25-16=9$),只能用 $1\times1$ 填,反而要 $1+9=10$ 张。真正最省要以 $3\times3$ 起步:$1$ 张 $3\times3+3$ 张 $2\times2+4$ 张 $1\times1$,面积 $9+12+4=25$,恰好 $8$ 张,并可证明不能再少(见下界推理)。
方法概述:排除 4×4;至多 1 张 3×3;用「行、列都是偶数的格子」计数限制 2×2 的张数,推出最少 8 张并给出拼法。
规范步骤:- 第一步:大正方形面积:$5\times 5=25$(面积)
- 第二步:不用边长 4 的纸片:放 1 张 $4\times4$ 后余 $25-16=9$ 是宽 1 的 L 形,只能填 $1\times1$,共 $1+9=10$ 张,不划算(排除 4×4)
- 第三步:恰用 1 张 3×3:不用 $3\times3$ 则 $2\times2$ 至多 4 张、还要补 9 张 $1\times1$ 共 13 张,更多;而两张 $3\times3$ 放不进($3+3>5$ 必重叠)(定 3×3 张数)
- 第四步:2×2 至多 3 张:行、列都是偶数的格子只有 $(2,2),(2,4),(4,2),(4,4)$ 共 4 个,每张 $2\times2$ 恰占其中 1 个,$3\times3$ 又占去 $\ge1$ 个(偶格计数)
- 第五步:张数下界:大纸片最多盖 $9+3\times4=21$,余 $25-21=4$ 只能用 4 张 $1\times1$,至少 $1+3+4=8$ 张(下界)
- 第六步:给出 8 张拼法:$1$ 张 $3\times3+3$ 张 $2\times2+4$ 张 $1\times1$,面积 $9+12+4=25$(构造达到)
- 结论:最少 $8$ 张(具体拼法见图)
23. 【原题 ch04-xingqu-01】如图 4-1,将一个正方形纸片剪成大小、形状都相同的 4 块,可以怎么剪?请大家画出尽量多的图形。(如果两个图形通过旋转或翻转后重合,就认为它们的大小、形状是相同的)
详细思路是哪类问题:这是「图形等分剪拼」类:把正方形剪成 4 块大小、形状都相同(旋转/翻转可重合)的图形。
关键切入点:关键在“一分为二、二分为四”:先把正方形二等分,再把每一半各二等分;也可利用正方形绕中心的旋转对称,画出旋转对称的折线分割。
方法概述:先二等分再各自二等分;或用绕中心 90° 旋转对称的分割线构造 4 个全等块。
规范步骤:- 第一步:先把正方形二等分(沿中线或对角线):$1$ 个正方形 $\to 2$ 个全等块(先二分)
- 第二步:把每一半再二等分:$2\times 2=4$ 个全等块(二分为四)
- 另法:绕中心作旋转对称折线:4 个“风车形”全等块(旋转对称分割)
- 结论:沿中线/对角线/平行线/旋转折线均可分成 4 个全等块(画法不唯一)
24. 【原题 ch04-xingqu-02】如图 4-2,在一块正方形纸片中有一个正方形的空洞。现在要求用一条经过大正方形中心点的线段,把纸片分成面积相等的两部分,应该怎么分?
详细思路是哪类问题:这是「过中心直线平分图形」类:带正方形空洞的正方形纸片,用一条过大正方形中心的线段分成等面积两块。
关键切入点:关键性质:任何过正方形中心的直线都把它平分。整体和空洞都是正方形,只要一条直线同时过两者的中心,就同时平分了整体与空洞,剩下的纸片自然被平分。
方法概述:连接大正方形中心与小正方形(空洞)中心,作过两中心的直线。
规范步骤:- 第一步:过大正方形中心的直线把大正方形平分:$S_{大}\to S_{大}/2$(中心平分)
- 第二步:过小正方形中心的直线把空洞平分:$S_{洞}\to S_{洞}/2$(中心平分)
- 第三步:取同时过两中心的直线:两半面积都是 $(S_{大}-S_{洞})/2$(作差平分)
- 结论:连接大、小正方形中心的直线即所求
25. 【原题 ch04-xingqu-03】如图 4-3,三角形和六角星的每条边长都相等。那么用多少个三角形可以拼成六角星?请在图中表示出来。
详细思路是哪类问题:这是「正三角形拼六角星·面积计数」类:三角形与六角星边长都相等,问几个小三角形拼成六角星。
关键切入点:把六角星拆成两部分:向外突出的 6 个尖角,每个正好是 1 个小三角形;中间是一个正六边形,正六边形又由 6 个小正三角形拼成。分别数出后相加。
方法概述:分成 6 个尖角 + 中间正六边形,尖角 6 个、六边形 6 个,合计。
规范步骤:- 第一步:6 个尖角各用 1 个小三角形:$6$ 个(尖角计数)
- 第二步:中间正六边形用 6 个小三角形铺满:$6$ 个(六边形铺满)
- 第三步:相加:$6+6=12$(合计)
- 结论:共需 $12$ 个小三角形
26. 【原题 ch04-xingqu-04】如图 4-4,在正方形边上的 40 个点中,选出 6 个点,连出 3 条线段,将正方形分成 6 个部分,使得每个部分都恰好有 1 个三角形、2 个小正方形。
详细思路是哪类问题:这是「按条件分区」类:在正方形边上选 6 点连 3 条线段,分成 6 块,每块恰含 1 个三角形、2 个小正方形。
关键切入点:关键是结合图中三角形与小正方形的分布,让 3 条线段各自把图形隔开,使 6 块里三角形、正方形数目都达标;属构造型,答案不唯一。
方法概述:结合图形分布,凑出每块含 1 三角形 + 2 小正方形的 3 条分割线。
规范步骤:- 第一步:明确目标:6 块,每块 $1$ 三角形 $+2$ 小正方形(读条件)
- 第二步:3 条线段把正方形隔成 6 块:选边上 6 点连 3 段(构造分割)
- 结论:按图凑出满足条件的分法(不唯一)
27. 【原题 ch04-xingqu-05】请把图 4-5 中的两个图形分别沿格线剪成 4 个大小、形状都相同的图形。
详细思路是哪类问题:这是「格点图形四等分」类:把两个格点图形分别沿格线剪成 4 个全等块。
关键切入点:先数总格数除以 4 得每块格数:图 (a) 共 12 个小方格,每块 $12\div4=3$ 格,凑成 $1\times3$ 或 L 形;图 (b) 由 12 个小三角形组成,每块 3 个小三角形,拼成与原梯形相似的小梯形。
方法概述:总格数 ÷ 4 = 每块格数,再凑成与原图相似的小块。
规范步骤:- 第一步:图 (a) 数方格:$12\div 4=3$(格/块)(均分)
- 第二步:3 格凑成 $1\times3$ 或 L 形:4 个全等块(凑相似块)
- 第三步:图 (b) 每块 3 个小三角形:$12\div 4=3$(均分)
- 结论:两图都能沿格线四等分(不唯一)
28. 【原题 ch04-xingqu-06】请把图 4-6 沿格线分成大小、形状都相同的 3 部分,使得每部分都恰好含有 1 个“○”。
详细思路是哪类问题:这是「格点图形三等分 + 按条件分区」类:沿格线分成 3 个全等块,每块恰含 1 个“○”。
关键切入点:先数总方格数除以 3 得每块格数,再看 3 个“○”的位置,让每块含且只含 1 个“○”,凑出 3 个全等块;属构造型。
方法概述:总格数 ÷ 3 得每块格数,结合“○”位置凑全等分割。
规范步骤:- 第一步:总格数三等分求每块格数:总格数 $\div 3$(均分)
- 第二步:结合 3 个“○”的位置:每块含且仅含 1 个“○”(按条件分)
- 结论:凑出 3 个全等块(不唯一)
29. 【原题 ch04-xingqu-07】请将图 4-7 分成大小、形状都相同的 4 部分,使得每个部分都恰好包含 $A$、$B$、$C$、$D$ 4 个字母。(图 4-7 为 $4\times 4$ 字母表,从上到下、从左到右依次为:$A\ C\ B\ C$;$D\ C\ C\ D$;$B\ A\ D\ A$;$D\ B\ B\ A$)
详细思路是哪类问题:这是「字母方格等分」类:$4\times4$ 字母表沿格线分成 4 个全等块,每块恰含 $A,B,C,D$ 各一。
关键切入点:共 16 格,四等分得每块 $16\div4=4$ 格;再结合字母位置,使每块 4 格里 $A,B,C,D$ 恰各一个,可凑成“一”“T”“田”“L”等字形。
方法概述:16 格四等分得每块 4 格,结合字母位置凑全等块。
规范步骤:- 第一步:每块格数:$16\div 4=4$(格)(均分)
- 第二步:结合字母位置:每块含 $A,B,C,D$ 各一(按条件分)
- 结论:凑出 4 个全等块(不唯一)
30. 【原题 ch04-xingqu-08】如图 4-8,图 (a) 是由 5 个大小相同的小正方形拼成的,图 (b) 是由 1 个正方形和 1 个等腰直角三角形拼成的。请把这两个图形分别剪成 4 个大小、形状都相同的图形。
详细思路是哪类问题:这是「组合图形四等分」类:由小正方形拼成的图 (a)、由正方形加等腰直角三角形拼成的图 (b) 分别剪成 4 个全等块。
关键切入点:利用对称性与小块拼合:图 (a) 5 个小正方形可把每格沿对角线/中线剖分再重组;图 (b) 借对称线分割或先补全再分,都能得到 4 个全等块。
方法概述:利用对称性与等积变形,把组合图形分成 4 个全等块。
规范步骤:- 第一步:图 (a) 剖分小正方形再重组:5 个方格 $\to$ 4 个全等块(对称重组)
- 第二步:图 (b) 沿对称线分割:正方形+等腰直角三角形 $\to$ 4 个全等块(对称分割)
- 结论:两图都能分成 4 个全等块(不唯一)
31. 【原题 ch04-xingqu-09】如图 4-9,有两个面积相等的正方形纸片,现在想把它剪拼成一个更大的正方形,要求如下:(1)如果分别剪开这两个正方形,再拼接成一个大正方形,应该怎么分?(2)如果只允许剪开一个正方形,再拼接成一个大正方形,应该怎么分?
详细思路是哪类问题:这是「正方形等积剪拼」类:两个面积相等的正方形剪拼成一个更大的正方形。
关键切入点:设每个小正方形面积为 1,两个共面积 2,大正方形面积也为 2。沿对角线把正方形剪成等腰直角三角形:(1) 两个都剪,4 个三角形拼成大正方形;(2) 只剪一个成 4 个三角形,贴在保留正方形四边上拼成斜放的大正方形。
方法概述:用对角线把正方形剪成等腰直角三角形再拼,面积守恒。
规范步骤:- 第一步:面积守恒:$1+1=2$,大正方形面积 $2$(等积)
- 第二步:(1) 两个各沿对角线剪成 2 个三角形:$2\times 2=4$ 个等腰直角三角形拼成大正方形(对角线剪拼)
- 第三步:(2) 只剪一个成 4 个三角形贴四边:绕保留正方形拼成更大正方形(环拼)
- 结论:两法均可,面积均为 $2$
32. 【原题 ch04-xingqu-10】图 4-10 是由若干个小正方形组成的图形,你能将其剪成两块,然后拼成一个正方形吗?
详细思路是哪类问题:这是「阶梯剪拼成正方形」类:由 16 个小正方形组成的图形剪成两块拼成正方形。
关键切入点:面积 16 决定目标正方形边长为 4($4\times4=16$)。沿阶梯形折线剪成两块,把一块沿对角方向错位平移,就拼成 $4\times4$ 的大正方形。
方法概述:由面积定边长,沿阶梯折线剪两块错位拼接。
规范步骤:- 第一步:由面积定边长:$4\times 4=16$,目标正方形边长 $4$(面积定边长)
- 第二步:沿阶梯折线剪成两块:两块(阶梯剪)
- 第三步:错位平移拼接:$4\times4$ 正方形(错位拼)
- 结论:能拼成 $4\times4$ 的正方形