如下圖,在一張由一組水平線和一組垂直線組成方格紙上,如果任意相鄰平行線之間的距離都相等,我們就把這樣兩組平行線的交點稱為格點(如下圖中的紅點),把圖中相鄰兩個格點的距離看著一個單位長度,把每個小正方形的面積看作一個面積單位(如圖中帶陰影的方格)。
一個多邊形的頂點如果全是格點,這個多邊形就叫做格點多邊形,本講就,學(xué)習(xí)求格點多邊形的面積問題。這種格點多邊形的面積計算起來很方便,一般有三種方法:①規(guī)則的格點多邊形,可以運用多邊形的面積公式求出面積;②一些簡單而又特殊的格點多邊形,可以通過數(shù)格子求出面積;③較復(fù)雜的不規(guī)則圖形,一般用皮克公式計算。其中數(shù)格子的方法比較原始,很少用。
任意格點多邊形,只要數(shù)出多邊形周界上的格點的個數(shù)及圖內(nèi)格點的個數(shù),就可用下面的皮克公式算出面積:
格點多邊形面積=圖內(nèi)格點個數(shù)+周界格點數(shù)÷2-1
這個公式是皮克(Pick)在1899年給出的,被稱為“皮克定理”,這是一個實用而有趣的定理。
皮克定理的證明:
將格點圖中的每個點看作以這個點為圓心、以單位面積正方形的邊長的一半為半徑的圓。格點多邊形圖內(nèi)的點對應(yīng)的圓的面積都是圖形面積的一部分;而在多邊形邊界上的點對應(yīng)的圓的面積只有一半屬于這個多邊形,且多邊形每個角上的圓屬于圖內(nèi)的面積都不到半個圓,少了其外角對應(yīng)的扇形面積,因任意多邊形的外角和是360度,正好是個整圓,所以周界上圓在圖內(nèi)的面積為:周界格點數(shù)÷2-1
所以格點多邊形面積為:圖內(nèi)格點個數(shù)+周界格點數(shù)÷2-1。
皮克定理的證明過程比較抽象,孩子難以理解。本講只要求孩子初步認(rèn)識格點面積公式,掌握格點面積公式的應(yīng)用,到初中還會進(jìn)一步學(xué)習(xí)皮克定理。