「數(shù)量關(guān)系」解題技巧(6)——公式法(計算類幾何題)

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1.計算類幾何題解題技巧:「公式法」
2.例題1:復(fù)雜描述的簡單轉(zhuǎn)化
3.例題2:相似三角形的特點
4.例題3:投影定理與球體的特性
5.例題4:結(jié)合選項反推的技巧
6.例題5:對棱錐體積公式的考察
「數(shù)量關(guān)系」中的幾何類題目有兩類,一類數(shù)據(jù)非常簡單,但需要通過思考找到隱藏的條件,才能解出正確答案,可稱之為「推理類幾何題」;另一類數(shù)據(jù)較為復(fù)雜,解題過程需要大量計算和對相關(guān)幾何公式的掌握,可稱之為「計算類幾何題」。
本文講的是「計算類幾何題」的解題技巧。

一、計算類幾何題解題技巧:「公式法」
行測中「計算類幾何題」的解題技巧非常簡單,都可以分為兩步:
①簡化題干敘述的條件,建立最簡單的幾何模型
②使用對應(yīng)的公式進行計算
其中①的步驟非常簡單,畢竟「數(shù)量關(guān)系」不會考察言語理解能力,數(shù)字描述是沒有歧義的,關(guān)鍵是第二步。
行測中幾何題考察的公式很多,最常見的就是勾股定理和面積/體積計算公式,除此之外還有sin、cos、tan的值、相似三角形、球的投影公式等,沒有特定的限制。
大家在備考時,一定要整理總結(jié)一下義務(wù)教育階段所學(xué)的相關(guān)計算公式,并嘗試提升自己的計算速度,降低錯誤率。嚴(yán)格來說,此類題目的難度很低,但如果記不住公式或者計算效率不夠快,也會導(dǎo)致錯誤率變高或者沒有時間去做。
行測中不會考察難度特別高的公式,更傾向于測試考生的計算能力。

二、例題1:復(fù)雜描述的簡單轉(zhuǎn)化
【2018國考省級卷71題】一艘非法漁船作業(yè)時發(fā)現(xiàn)其正右方有海上執(zhí)法船,于是沿下圖所示方向左轉(zhuǎn)30°后,立即以15節(jié)(1節(jié)=1海里/小時)的速度逃跑,同時執(zhí)法船沿某一直線方向勻速追趕,并正好在某一點追上。

已知漁船在被追上前逃跑的距離剛好與其發(fā)現(xiàn)執(zhí)法船時與執(zhí)法船的距離相同,則執(zhí)法船的速度為多少節(jié)?
(A)20?
(B)30?
(C)10√3?
(D)15√3

已知漁船在被追上前逃跑的距離剛好與其發(fā)現(xiàn)執(zhí)法船時與執(zhí)法船的距離相同,則執(zhí)法船的速度為多少節(jié)?
(A)20?
(B)30?
(C)10√3?
(D)15√3
正確率30%,易錯項C

題干數(shù)據(jù)關(guān)系在圖片中基本標(biāo)出。由最后一句話可知,漁船被發(fā)現(xiàn)點距離漁船被追上點和執(zhí)法船初始點的距離相同。
根據(jù)「正右方」和「左轉(zhuǎn)30°」可知,兩船各自的初始點和相遇的最終點,可形成一個大角為90°+30°=120°的鈍角等腰三角形,執(zhí)法船行駛距離為三角形長邊,作圖如下:

由O向AB作垂線,交點為C,此時AB=2AC。
由于sin30°=1/2,即OB=2OC,根據(jù)勾股定理可知:
BC=√3/2OB,AB=2BC=√3OB。
距離=速度×?xí)r間,且執(zhí)法船和非法漁船的行駛時間相同,因此兩者速度比例相同,即:
執(zhí)法船速度=√3非法漁船速度=15√3,D選項正確。
說下題外話:本題的選材是「海上執(zhí)法船」和「非法漁船」,體現(xiàn)了近年來公考強調(diào)的「多學(xué)科、多考點結(jié)合」的新趨勢,值得注意。結(jié)合近年來中國海上力量的建設(shè)和對漁業(yè)資源的保護力度,這道題充滿了正能量。
或許2019國考中會考察「我國近年來新型漁政船的特點」或者「漁業(yè)保護力度加強的措施有」等內(nèi)容,大家有興趣可以關(guān)注一下。
本題需要理解的點包括:
「正東方」→非法漁船最初行駛方向和其與執(zhí)法船的交點為直角
「逃跑距離=最初兩者距離」→等腰三角形
「同一時間行動至追上」→時間相同,因此速度比例=距離比例
這道題錯誤率高的最主要原因是上述點都需要盡快理清,在時間緊張的情況下,很多考生選擇了放棄。只要能夠明白本題要表達(dá)的意思,就很容易確定這是一道求鈍角等腰三角形長邊的題。

三、例題2:相似三角形的特點
【2017國考地市級卷67題/ 省級卷69題】一塊種植花卉的矩形土地如下圖所示:AD邊長是AB的2倍,E是CD的中點,甲、乙、丙、丁、戊區(qū)域分別種植白花、紅花、黃花、紫花、白花。

種植白花的面積占矩形土地面積的比例為:
(A)3/4
(B)2/3?
(C)7/12?
(D)1/2

種植白花的面積占矩形土地面積的比例為:
(A)3/4
(B)2/3?
(C)7/12?
(D)1/2
正確率56%,易錯項B

本題最簡潔的解題思路是賦值。給DE賦值后,便可以很快求出⊿BEC的面積為與矩形土地的面積,得出解題重點為求⊿ABO的面積。
在已知⊿ABO 和⊿DEO相似的情況下,通過AB:DE的長度為2:1,得出以AB和DE為底邊,以O(shè)向兩者做垂線段的長度為高也具有2:1的對應(yīng)關(guān)系,根據(jù)矩形邊長即可得出O點到AB的長度,從而算出⊿ABO的面積。
設(shè)DE和EC長度為1,則:
DC=AB=2,AD=BC=4。
種植白花的為甲和戊,即⊿ABO和⊿BEC,可得:
⊿BEC=1×4÷2=2,矩形=4×2=8
所占比例=(⊿BEC+⊿ABO)/矩形
=(2+⊿ABO)/8
⊿ABO和⊿DEO中,由于BD為矩形ABCD的對角線,可得∠ABO=∠ODE,同時∠AOB=∠DOE,
→⊿ABO和⊿DEO三個角角度相等,兩個三角形相似
已知AB:DE=2:1,相似三角形三邊比例相同,即:
由O點到AB和到DE兩點的垂線(即三角形的高)之比也是2:1
由于兩者之和=矩形的邊長=4,且O點到AB的垂線長度占3份中的2份,可得:
⊿ABO的高=4×2/3=8/3
→⊿ABO的面積為2×8/3÷2=8/3,
→甲和戊之和為2+8/3=14/3
所占比例=(2+8/3)/8=14/3÷8=7/12,C選項正確。
本題主要考察了「相似三角形」這個考點。相似三角形是三角分別相等,三邊成比例的兩個三角形,即本題中的⊿ABO和⊿DEO,通過比例關(guān)系可算出對應(yīng)的面積。如果沒有掌握相似三角形的原理,那么這道題基本沒有辦法解出。

四、例題3:投影定理與球體的特性
【2017國考地市級卷70題/ 省級卷75題】某次軍事演習(xí)中,一架無人機停在空中對三個地面目標(biāo)點進行偵察。已知三個目標(biāo)點在地面上的連線構(gòu)成直角三角形,兩個點之間的最遠(yuǎn)距離為600米。
無人機與三個點同時保持500米距離時,其飛行高度為多少米?
(A)300
(B)400
(C)500
(D)600

無人機與三個點同時保持500米距離時,其飛行高度為多少米?
(A)300
(B)400
(C)500
(D)600
正確率40%,易錯項A

設(shè)地面3點為ABC,列出題干數(shù)據(jù)關(guān)系:
①地面ABC連線為直角三角形,∠ABC為直角
②AC之間距離為600m
③空中無人機距ABC均為500m,求無人機高度
由①③可知,飛機是一個點,地面是一個面,點到面上三個點的距離相同。
如果對投影知識有了解的同學(xué),可以快速判斷出該點到平面的投影距離三個點相同,設(shè)飛機投影為O點,可得:

根據(jù)「圓上任意一點到圓直徑兩點所成的角都是直角」的定理可知,該投影點就在以AC為直徑的圓上,即:
O為AC中點
OA=OC=600÷2=300m
根據(jù)③可知和勾股定理可知,飛機到O點的投影距離(也就是飛機的高度)為:√5002-3002=400m,B選項正確。
那么問題來了:忘記投影定理(畢竟該定理比較冷門)的小伙伴們要怎么辦呢?有一種輔助的解法,即利用球體的特性。
還是設(shè)一個直角三角形ABC,設(shè)飛機為D,由于D點距離ABC三點相同,所以可以設(shè)一個以D為球心的球,ABC即為球上三點,形成一個截面。
飛機的高度即為D點到截面的垂直距離。由上文解析可推得ABC可以形成一個以AC為直徑的圓,而球心到截面圓心的線段必然垂直于該圓,即為飛機高度。
圓的半徑為600÷2=300m,球的半徑為500m,根據(jù)勾股定理可求得球心到截面圓心的線段為400m,B選項正確。
本題數(shù)據(jù)看似簡單,但涉及到數(shù)量關(guān)系題的「大殺器」——空間想象??臻g想象題在「數(shù)量關(guān)系」中的地位和抒情散文題在「言語理解」與表達(dá)中差不多,基本上一出馬就能把大半考生殺的人仰馬翻,所以這種「大殺器」一般來說一次考試也不會出太多……
做題時一定要運動起自己的大腦,思索一切可能的解題方法,不要輕易放棄。

五、例題4:結(jié)合選項反推的技巧
【2016國考省級卷75題】將一個8厘米×8厘米×1厘米的白色長方體木塊的外表面涂上黑色顏料,然后將其切成64個棱長1厘米的小正方體,再用這些小正方體堆成棱長4厘米的大正方體,且使黑色的面向外露的面積要盡量大。
大正方體的表面上有多少平方厘米是黑色的?
(A)84?
(B)88?
(C)92?
(D)96

大正方體的表面上有多少平方厘米是黑色的?
(A)84?
(B)88?
(C)92?
(D)96
正確率36%,易錯項C

列出題干數(shù)據(jù)關(guān)系:
①8×8×1的長方體涂黑、切方塊
②4×4×4的正方體由①堆成
③要求正方體外露黑色面積最大
本題看似需要逐個考慮如何由①來堆成②,但這種方法是不太合適的,原因在于這種思路沒有結(jié)合選項去考慮。
可直接心算出正方體表面積=4×4×6=96,而4個選項分別為84~96,也就是說:
假設(shè)正方體表面全涂黑,該數(shù)據(jù)和正確選項的差為12~0,即絕大部分方塊滿足「黑面朝外」的要求
因此,本題應(yīng)當(dāng)「反推」,即考慮「不能黑面朝外的方塊有幾個,共有幾個面」,這樣才是簡潔正確的思路。列出長方體和正方體方塊的種類及數(shù)量:
長方體:
4面黑→4頂點→1×4=4
3面黑→4條棱→6×4=24
2面黑→1個面→6×6=36
其中:
「3面黑」中有2個面相對
「2面黑」中2個面相對
正方體:
3面黑→8頂點→1×8=8
2面黑→12條棱→2×12=24
1面黑→6個面→2×2×6=24
0面黑→在內(nèi)部→2×2×2=8
其中:
「2面黑」中2個面相鄰
嘗試將長方體的黑面組合入正方體中,可發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律:
長方體4個「4面黑」頂點方塊可抵消正方體4個「3面黑」頂點方塊,還有4個「3面黑」的缺口。
長方體24個「3面黑」棱方塊中有2個面相對,即有1個面無法利用,可視為24個「2面黑」方塊,恰好可抵消正方體24個「2面黑」棱方塊。
長方體36個「2面黑」面方塊中有2個面相對,即有1個面無法利用,可視為36個「1面黑」方塊,可抵消正方體24個「1面黑」 面方塊和8個「0面黑」內(nèi)部方塊,還余下4個「2面黑(可視為1面黑)」方塊。
此時,將4個「2面黑(可視為1面黑)」方塊拼入4個「3面黑」方塊的頂點,每個方塊有2個面白色朝外,即共有2×4=8的面積為白色,結(jié)果為96-8=88,B選項正確。
本題非常經(jīng)典,難度也非常高。一般的「立體幾何」類題目通過紙筆勾勒就很容易找到解題思路(如果找不到,一般也做不出來),然而本題不行。
這道題方塊黑面的種類和數(shù)量相當(dāng)復(fù)雜,如果逐個思考「堆積」的方式,是很容易浪費大量時間確勞而無功的。解題核心就在于「反推」,即結(jié)合選項來快速發(fā)現(xiàn)絕大部分方塊都能做到「黑面朝外」,因此只要假設(shè)正方體所有面均為黑,盡量多地用長方體的黑面去「抵消」,本題就迎刃而解了。
如果黑面只有十幾、二十幾個,就要考慮從「順推」入手了。

六、例題5:對棱錐體積公式的考察
【2012國考80題】連接正方體每個面的中心構(gòu)成一個正八面體(如下圖所示):

已知正方體的邊長為6厘米,問正八面體的體積為多少立方厘米?
(A)18√2
(B)24√2
(C)36
(D)72

已知正方體的邊長為6厘米,問正八面體的體積為多少立方厘米?
(A)18√2
(B)24√2
(C)36
(D)72
正確率52%,易錯項D

本題非常簡單,但需要考生記住棱錐的計算公式。
把正八面體橫向「劈開」,可分成上下兩個四棱錐,棱錐的體積公式為:
V=1/3Sh,S為底面積,h為高
顯然S棱錐=1/2S正方體,如圖:

h棱錐=h半個正方體,因此:
V四棱錐=1/3×1/2S正方體×h半個正方體
=1/3×1/2×(6×6)×3
=18
V正八面體=2V四棱錐=2×18=36,C選項正確。
本題考察的是考生對公式的理解和記憶,如果完全沒有印象,那么這道題是做不出來的。
初中幾何基礎(chǔ)的掌握程度,也是公考的考察對象。