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「数量关系」解题技巧(5)——相切法(推理类几何题)

2018-11-27 07:10 作者:最后的遥远  | 我要投稿

全文字数|4.3千
阅读时间|22分钟
图片来源|网络

1.推理类几何题解题技巧:「相切法」

2.例题1:「方圆分割」题中的相切关系

3.例题2:高难度的空间想象题

4.例题3:「覆盖」类几何题的特点

5.例题4:学会「翻译」题干的叙述

6.例题5:「投影」题的理解关键

7.例题6:「视图」题不要有固定思维

8.例题7:圆与圆覆盖、相交的难题

9.例题8:勾股定理在等腰三角形中的应用

「数量关系」中的几何类题目有两类,一类数据非常简单,但需要通过思考找到隐藏的条件,才能解出正确答案,可称之为「推理类几何题」;另一类数据较为复杂,解题过程需要大量计算和对相关几何公式的掌握,可称之为「计算类几何题」。

本文讲的是「推理类几何题」的解题技巧。

一、推理类几何题解题技巧:「相切法」

行测中「推理类几何题」的类型千变万化,但说到底,绝大部分此类题目的解题关键有两点,即「相切」和「重合」,可简称为「相切法」。

在遇到此类题目时,直接考虑问题中两个几何体的「相切」「重合」情况即可。

为什么要直接考虑「相切」「重合」呢?因为「相切」「重合」意味着「极限」,即「到达某种极限后的数据」;而推理类几何题的问法都与「极限」有关,如体积最大、覆盖面积最广等,因此两者的问法是相同的。

个别「推理类几何题」和「相切」「重合」无关,接下来会单独讲述。

除了上述原因之外,还有一条隐藏的原因,即「行测的题目不能太难」。毕竟行测平均下来是不到一分钟做一道题,如果题目非常难,那很可能导致考生在这道题目上消耗大量时间,从而影响做其他题目的状态。

二、例题1:「方圆分割」题中的相切关系

【2018国考地市级卷64题/ 省级卷65题】将一块长24厘米、宽16厘米的木板分割成一个正方形和两个相同的圆形,其余部分弃去不用。

在弃去不用的部分面积最小的情况下,圆的半径为多少厘米?
(A)3√2 
(B)2√2 
(C)8 
(D)4

在弃去不用的部分面积最小的情况下,圆的半径为多少厘米?
(A)3√2 
(B)2√2 
(C)8 
(D)4

正确率24%,易错项B

列出题干数据关系:
①长方形24×16
②分割成1正方形、2相同圆形
③要求弃去部分最小,求圆半径

读题可知本题求的是「1正2圆分割长方形」,这种极限分割的题,一定和「相切」有关。

首先考虑正方形和长方形「相切」,也就是正方形边长=长方形短边长,前者完全和后者一部分重合,即长方形被分割出一个16×16的正方形,还余下一个8×16的长方形。

在余下的长方形部分,考虑圆形和长方形「相切」。由于题干要求2圆形相同,也就是要将余下的长方形切割成「长边长=2短边长」的样子,才能正好容纳2个直径=短边长的圆形。

题干余下的8×16长方形恰好符合「长边长=2短边长」的条件,即圆形直径=长方形短边长=8,则圆半径=4,D选项正确。

很多考生在做本题时会考虑正方形的各种情况,其实没必要想这么多。可以通过反推稍微思考下:如果正方形边长比16小,那么它填入长方形后就会留下一个长条状空间,且圆形无法有效填充长条,导致其「浪费」掉。因此,最符合题意要求的正方形边长一定和长方形短边相等,即所谓的「相切」。

有圆形和正方形的「填充、覆盖、分割」题一定和「相切」有关。

三、例题2:高难度的空间想象题

【2017国考省级卷74题】将一个棱长为整数的正方体零件切掉一个角,得到的截面是面积为的三角形,其棱长最小为:
(A)15
(B)10 
(C)8
(D)6

其棱长最小为:
(A)15
(B)10 
(C)8
(D)6

正确率19%,易错项B

已知要求的是「棱长最小」,也就是说切掉的角截面三角形「面积最大」。那么,在正方体上怎么切能切出截面最大来呢?

答案是尽可能往大切,一直切到「再大就超出一个角的范畴」为止,如下图所示。当截面三角形的三个点都位于正方体的三个顶点时(即两个面完全重合,可视作特殊的「相切」时),面积最大。再往大里切,切掉的就不只是「角」,而是「角+一部分边」了。

该三角形的三个边为正方体三个面的对角线,由正方体的特性可知三边相等。设其边长为a,根据勾股定理和三角形面积公式可得:
a×(√3/2)a÷2=100√3,
→a²=100×4
→a=20

又由于正方体的每个面都为正方形,已知正方形对角线长为20,根据勾股定理求得正方形边长为:
10√2≈10×1.41=14.1。

已知正方体边长为整数,所以其最小值为比14.1大的最小整数15,A选项正确。

虽然本题要素极为简单,后半部分计算也不难,但难度非常高,考生需要充分发挥自己的空间想象力。该题错误率超过八成,其原因就是很多考生难以想象出截面三角形「面积最大」时的情形。

可见,公考在数量关系题上并非以纯粹的难度拉开差距,而是对考生包括空间想象能力在内的各方面能力进行综合考察,看似简单的题也能难倒很多考生。

四、例题3:「覆盖」类几何题的特点

【2015国考地市级卷69题/省级卷69题】现要在一块长25公里、宽8公里的长方形区域内设置哨塔,每个哨塔的监视半径为5公里。

如果要求整个区域内的每个角落都能被监视到,则至少需要设置多少个哨塔?
(A)7
(B)6 
(C)5
(D)4

如果要求整个区域内的每个角落都能被监视到,则至少需要设置多少个哨塔?
(A)7
(B)6 
(C)5
(D)4

正确率41%,易错项B

列出题干数据关系:
①长方形:长25,宽8
②圆形:半径5
③用最少的圆形完全覆盖长方形

根据②可知圆形直径=5×2=10>8,即「每个圆形都能覆盖一截长方形」。由于4个选项都很小,因此不需要代入公式,直接尝试逐个覆盖即可。

由左向右考虑。在长方形的左端,当两条边的交点位于圆上时覆盖面积最大,即:

在长方形的中间, 左右两个圆的圆弧和长边必须在一个交点上。如果长边在交点上方,则圆不能完全覆盖长方形;如果长边在交点下方,则圆浪费了面积,不能充分覆盖,即:

也就是说,无论从两端还是中间,每个圆形都可以覆盖同样长度的「一截」长方形,即:

也就是说,「一截」长6,总长25,因此需要圆形(哨塔)总个数为:
25÷6=4余1,向上取整结果为5,C选项正确。

公考中凡是涉及直线图形和曲线图形的「覆盖」的,一定和「共同交点」或者「相切」有关,关键是要理解「直曲图形覆盖」的特点。

五、例题4:学会「翻译」题干的叙述

【2014国考63题】一个立方体随意翻动,每次翻动朝上一面的颜色与翻动前都不同,那么这个立方体的颜色至少有几种?
(A)3
(B)4
(C)5
(D)6

一个立方体随意翻动,每次翻动朝上一面的颜色与翻动前都不同,那么这个立方体的颜色至少有几种?
(A)3
(B)4
(C)5
(D)6

正确率41%,易错项C

列出题干数据关系:
①立方体随意翻动
②翻动后颜色不同
③求颜色至少几种

本题是比较少见的和「相切」无关的推理类几何题,重点考察的是考生对题干描述的理解。

由①②可知立方体任意相邻2面颜色不同。
由③可知本题要尽量压缩颜色的种类,即在满足条件的情况下,尽可能增加每个颜色所占的面数。

想象一个空白立方体,设它的「上」面为甲颜色甲,则「前后左右」4个面都和甲面相邻,不能为甲颜色,但「下」面和「上」面相对,不相邻,根据③可以将其染成甲颜色。

同理,可设它的「前」面为乙颜色,则「上下左右」面不能为乙颜色,「后」面为乙颜色。
同理,可设它的「右」面为丙颜色,则「上下前后」面不能为丙颜色,「左」面为丙颜色。

因此本立方体上下为甲颜色、前后为乙颜色、左右为丙颜色,共有3种颜色,A选项正确。

这道题需要「翻译」,即将题干中「随意翻动、每次不同」的叙述理解成「任意相邻两面颜色不同」,这样就能够更方便解题了。本题误选C的考生,可能忽视了「至少有几种」的要求。

六、例题5:「投影」题的理解关键

【2013国考62题】阳光下,电线杆的影子投射在墙面及地面上,其中墙面部分的高度为1米,地面部分的长度为7米。甲身高1.8米,同一时刻在地面形成的影子长0.9米。

该电线杆的高度是多少?
(A)12米
(B)14米 
(C)15米 
(D)16米

该电线杆的高度是多少?
(A)12米
(B)14米 
(C)15米 
(D)16米

正确率59%,易错项B

列出题干数据关系:
①电线杆影子:地面7m,墙面1m
②甲1.8m,影子0.9m
③求电线杆高度

根据②可看出甲与其影子之比为1.8:0.9=2:1

根据①可得下图:

以地面和墙的重合点(即影子在地面部分和影子在墙上部分的交点)为分界,可将电线杆分为两个部分。

下边部分投影正好到墙边,符合「物体:影子=2:1」的要求,长度为7×2=14m。
上边部分投影正好到墙上,由于电线杆和墙面都垂直于地面,因此该部分和投影长度比为1:1,即为1m。

因此答案为14+1=15m,C选项正确。

本题的解题核心在于理解「投影到墙面」的含义,理解该部分两端和墙面影子两端可形成一个平行四边形,就很容易解出答案了。这道题重在理解,计算是毫无难度的。

七、例题6:「视图」题不要有固定思维

【2013国考75题】若干个相同的立方体摆在一起,前后左右视图都如下:

这堆立方体最少有多少个?
(A)4
(B)6
(C)8
(D)10

这堆立方体最少有多少个?
(A)4
(B)6
(C)8
(D)10

正确率23%,易错项B

观察本题可发现,前后左右视图相同,则中间2个摞在一起的方块必然是固定的。

从前后视图看,两侧方块可摆放位置如下:

从左右视图看,两侧方块可摆放位置如下:

综合前后视图、左右视图的要求,当两种情况「重合」时,符合题干「立方体数最少」的要求。此时方块的堆积方式有两种,如下:

「红+2深蓝」或「红+2浅蓝」组合皆可,因此这堆立方体最少有2+1+1=4个,A选项正确。

本题大部分考生误选了B,原因如下图:

红方块和正确答案一样为2块摞在一起,但蓝方块是单纯地把前后视图和左右视图进行了拼接,没有进一步简化,此时方块数为2+4×1=6,即为B选项。

本题利用了考生对「视图」的惯性思维,所以大一定要就题论题去做。

八、例题7:圆与圆覆盖、相交的难题

【2012国考75题】为了浇灌一个半径为10米的花坛,园艺师要在花坛布置若干个旋转喷头,但库房里只有浇灌半径为5米的喷头。

花坛里至少要布置几个这样的喷头才能保证每个角落都能浇灌到? 
(A)4
(B)7
(C)6
(D)9

花坛里至少要布置几个这样的喷头才能保证每个角落都能浇灌到? 
(A)4
(B)7
(C)6
(D)9

正确率41%,易错项C

列出题干数据关系:
①花坛半径10m
②喷头浇灌半径5m
③求布置多少个能保证都浇到

本题正确率不高,但这道题如果熟悉了就会发现其难度很低,是一道比较经典的和「覆盖」有关的题目。

可以发现,喷头想要尽可能高效地覆盖到花坛,就需要用每个喷头来覆盖住一段花坛圆边上部分。当覆盖面积最大时,喷头浇灌小圆的直径和圆上的弦重合,如下:

可发现大圆弦上两点和大圆圆心组成等边三角形,每个小圆覆盖60°的弧:

因此,需要6个小圆才能覆盖完整个大圆360°的圆弧。

同时,以大圆圆心为小圆圆心,在内部未覆盖部分画一个小圆,小圆半径恰好和外圈小圆与内圈小圆相交形成的弦相同:

结果如下图:

因此总共需要6+1=7个小圆,B选项正确。注意不要忘了中间部分还需要一个小圆。

关于圆和圆覆盖时相交的情况,只要理解了这道题,就基本掌握了这一类题。

九、例题8:勾股定理在等腰三角形中的应用

【2011国考75题】用一个平面将一个边长为1的正四面体切分为两个完全相同的部分,切面的最大面积为:
(A)1/4
(B)√2/4
(C)√3/4
(D)1/2

切面的最大面积为:
(A)1/4
(B)√2/4
(C)√3/4
(D)1/2

正确率45%,易错项C

本题既属于「推理类」也属于「计算类」,但推理难度不算太高,计算起来也不是很难。

正四面体即为4个面都为等边三角形的三棱锥。想要切为两个相同的部分,有两种切法。

第一种是「斜着劈」:

第二种是「直着切」:

看一眼发现「斜着劈」的截面大小和正四面体的三角形面下半部分的等腰梯形类似,而「直着切」的界面大小和正四面体的三角形面类似,因此「直着切」的截面面积较大。

「直着切」后,可发现截面三角形有以下关系:

根据勾股定理可求出由正三角形顶点至另一边的垂线(即该三角形的边)长为√3/2,也就是说该三角形的三边长分别为1、√3/2、√3/2,为等腰三角形。

可知长度为1的边为底时,高、1/2底、斜边组成一个直角三角形。根据勾股定理,得:
高²=斜边²-(1/2底)²
=(√3/2)²-(1/2)²
=3/4-1/4=1/2,即高=√2/2

截面面积为(1×√2/2)÷2=√2/4,B选项正确。

本题第一步很好做,甚至很多考生想不到还有「斜着劈」的切法,但第二段的计算略为复杂,需要熟练掌握勾股定理。一定要注意勾股定理在等腰三角形中的应用。

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