Слайд7) Игра «Пентамино» Правила игры

Суть игры заключается в конструировании на плоскости разнообразных предметных силуэтов. Игра заключается в складывании различных фигур из заданного набора пентамино. Набор пентамино содержит 12 фигурок, каждая из которых составлена из пяти одинаковых квадратов, причём квадраты «соседствуют» друг с другом только сторонами.

Игра «Танграмм» (Слайд 8)

В игре «танграмм», из семи базовых элементов можно сложить значительное множество фигур.Все собираемые фигуры должны иметь равную площадь, т.к. собираются из одинаковых элементов. Отсюда следует что:

1. В каждую собираемую фигуру должны войти непременно все семь элементов.
2. При составлении фигуры элементы не должны налегать друг на друга, т.е. располагаться только в одной плоскости.
3. Элементы фигур должны примыкать один к другому.

Задания

В игре танграмм можно выделить 3 основные категории заданий:

1. Поиск одного или нескольких способов построения данной фигуры или изящного доказательства невозможности построения фигуры.
2. Нахождение способа, позволяющего с наибольшей выразительностью или юмором (или тем и другим вмести) изобразить силуэты животных, людей и другие узнаваемые предметы.
3. Решение различных задач комбинаторной геометрии, возникающих в связи с составлением фигур из 7 танов.

Задача 3 (Слайд 9)

Торт, украшенный розочками, тремя прямолинейными разрезами разделили на куски так, что на каждом куске оказалось, ровно по одной розочке. Какое наибольшее число розочек могло быть на торте?

Комментарий. В основе решения задачи лежит применение аксиомы: «Прямая разбивает плоскость на две полуплоскости». Следует изобразить всевозможные случаи расположения трех прямых. Из рисунка становится, что наибольшее число частей – 7 – получается, когда прямые пересекаются попарно. Следовательно, на торте могло быть не более 7 розочек.

Задача 4 (Слайд10)

Разрежьте прямоугольник, ax2a на такие части,что из них можно было составить равновеликий ему:

1) прямоугольный треугольник;

2) квадрат.

Решение задачи понятно из рисунков 2 и 3.

Задача 5 (Слайд 11)

Разрежьте два квадрата 1х1 и 3х3 на такие части, чтобы из них можно было составить равновеликий им квадрат.

Комментарий. Эта задача – на перекраивание фигуры, состоящий из двух квадратов, в равновеликий ей квадрат. Площадь нового квадрата равна 3²+1², значит, сторона квадрата, равновеликого сумме данных квадратов равна, т. е. является гипотенузой прямоугольника с катетами 3 и 1. Построение такого квадрата понятно из рисунка 4

Задача 6 (Слайд 12)

Разрежьте два произвольных квадрата на такие части, чтобы из них можно было составить равновеликий им квадрат.

Решение задачи понятно из рисунка 5. Площадь нового квадрата равна a² + b², значит, сторона квадрата, равновеликого сумме данных квадратов равна

т. е. является гипотенузой прямоугольно- го треугольника с катетами a и b.

Задача 7 (Слайд 13)

Крест составлен из пяти квадратов: один квадрат в центре, а остальные четыре прилежат к его сторонам. Разрежьте его на такие части, чтобы из них можно было составить равновеликий ему квадрат.

Решение задачи понятно из рисунка 6.

Задача 8 (Слайд 14)

Крест составлен из пяти квадратов: один квадрат в центре, а остальные четыре прилежат к его сторонам. Как шестью такими крестами оклеить поверхность луба, каждая грань которого равновелика кресту.

Комментарий. Крест накладывается на грань (рис. 7), обрезать и переклеивать «торчащие уши» не надо – они переходят на соседнюю грань и оказываются в нужных местах. Завернув «торчащие уши» на соседние грани, можно таким образом заклеить поверхность куба шестью крестами (рис.8).

Задача 9 (Слайд 15)

Квадрат 8х8 разрезан на четыре части, как показано на рисунке 9. Из полученных частей составлен прямоугольник 13х5. Площадь прямоугольника равна 65, а площадь квадрата – 64. Объясните, где ошибка.

Комментарий. Как следует из рисунка 10, квадрат разрезан на две трапеции (белая и синея) и два прямоугольных треугольника (белый и серый). Рассмотрим на рисунке 10 большой белый прямоугольный треугольник и найдем значение тангенса угла: tg a =5/13=0,385. Теперь рассмотрим маленький белый треугольник на рисунке 10 и найдем значение тангенса угла: tg a =3/8=0,375. Значение тангенсов угла не совпадают. Это означает, что гипотенуза маленького белого прямоугольного треугольника и боковая сторона белой трапеции не лежит на одной прямой, а являются звеньями ломаной. Аналогично доказывается, что гипотенуза маленького голубого прямоугольника и боковая сторона голубой трапеции не лежит на одной прямой. Следовательно, площадь прямоугольника равна сумме площадей фигуры, составленной из частей квадрата и черной «щели».

Задача 10 (Слайд 16)

Теорема Площадь параллелограмма равна произведению его основания на высоту.

 

Перекроим параллелограмм в прямоугольник. Для этого разрежем его по высоте BH, и треугольник ABH приложим справа как показано на рисунке. Получим прямоугольник HBCH1, равносоставленный с параллелограммом ABCD. Но равносоставленные фигуры являются равновеликими, т. е. SHBCH1=SABCD.

Задача11 (Слайд17)

Теорема. Площадь трапеции равна произведению полусуммы её оснований на высоту.

 

Перекроим трапецию в треугольник. Для этого разрежем её по отрезку BM, где M- середина стороны CD.Треугольник BCM приложим к отрезку MD как показан на рисунке. Получим треугольник ABN равносоставленный с трапецией ABCD, а следовательно и равновеликий, т. е. SABN=SABCD

SABN=1/2 AN x BH, (1)

Но AN =AD + DN, а DN = BC.

Откуда AN=AD + BC.

Подставим в (1), получим SABCD=1/2 (AD + BC) x BH. Теорема доказана.

Задача 12 (Слайд18)

ТеоремаПлощадь треугольника равна половине произведения основания на высоту.

Перекроим треугольник в параллелограмм. Для этого проведём среднюю линию MN и разрежем треугольник ABC на две части. Треугольник MNC приложим к отрезку BM как показано на рисунке. Получим параллелограмм ABDN, равносоставленный с треугольника ABC, а следовательно и равновеликий. Тогда SABDN=SABC

SABDH=AN x BH. Но AH=1/2 AC, т. к. N-середина AC.

Следовательно SABC=1/2 AC x BH. Теорема доказана.

Заключение:

Любители головоломок и увлекаются решением задач на разрезание, прежде всего потому, что универсального метода решения таких задач не существует, и каждый, кто берётся за их решение, может в полной мере проявить свою смекалку, интуицию и способность к творческому мышлению. Поскольку здесь не требуется глубокое знание геометрии, то любители иногда могут даже превзойти профессионалов-математиков.

Вместе с тем, задачи на разрезание не являются несерьёзными или бесполезными, они не так уж и далеки от серьёзных математических задач. Из задач на разрезание родилась теорема Бойаи-Гервина о том, что любые два равновеликих многоугольника равносоставлены (обратное очевидно).

Рассмотренные нами задания имеют различный уровень трудности – от простых до олимпиадных. Каждый может найти среди них задачи посильного уровня сложности, отталкиваясь от которых, можно будет переходить к решению более трудных.

Литература:

1. Дик В. Знаменитая китайская головоломка. //Квант,№5,1989. Обложка.
2. Шарыгин И.Ф. наглядная геометрия: Учебное пособие для учащихся 5-6 классы. -М. МИРОСД995. с. 54-55.
3. Энциклопедический словарь юного математика. С. 111.
4. Гершензон М.А. Головоломки профессора Головоломки: Сборник затей. Фокусов, с3. Григорьева Г. И. Подготовка школьников к олимпиадам по математике: 5 – 8 классы. Метод. пособие. – М.: Глобус, 2010.

5. Дынкин Е. Б., Молчанов С. А., Розенталь А. Л. Математические соревнования. Арифметика и алгебра. – М.: Наука, 1970.

6. Екимова М. А.,Кукин Г. П. Задачи на разрезание. М.: МЦНМО, 2002. Режим доступа: http://www.math.ru/lib/files/pdf/kukin.pdf

7. Игнатьев Е. И. В царстве смекалки. – М.: Наука, 1982.

8. Кенгуру – 2010. Задачи, решения, итоги. Режим доступа: http://russian-kenguru.ru/load

Рецензия на исследовательскую работу «Задачи на разрезание»

Исследовательская работа «Задачи на разрезание» выполнена учениками 8 класса МБОУ «Северомуйская СОШ» Саркисян Романом, Шавровой Анастасией (научный руководители – учитель математики Огаркова Ирина Ивановна) Указаны задачи, которые были решены в процессе работы. Им удалось в полной мере выполнить поставленные цели и задачи. Приводятся приемы разрезания в играх «Пентамино», «Танграмм», головоломках, доказательстве теорем. Данная исследовательская работа содержит все необходимые структурные элементы для подобных работ, а именно - введение, основная часть, заключение, список использованной литературы, приложения. В работе четко обозначены цель и задачи. Акцентировано внимание на актуальности. Работа имеет большую практическую значимость, а именно может использоваться при подготовки к олимпиаде по математике, на уроках геометрии. При работе над теоретической частью проведена большая работа с литературой. Авторы показали умение логически излагать материал на основе научных и научно-популярных текстов.

Практическая часть исследования – изготовление модели «Танграмма», «Пентамино».

В подаче материала используются интерактивные компьютерные технологии – презентация. Работа выполнена на персональном компьютере с использованием современного программного обеспечения. Текст работы выполнен аккуратно и грамотно. Работа Саркисяна Р., Шавровой А. соответствует требованиям к исследовательским работам.