楼梯模型:平移横竖段巧求台阶周长
楼梯模型利用平移把台阶状折线的所有水平段拼成一条底边、所有竖直段拼成一条高,得出阶梯形周长等于其外接长方形周长的结论;是平移法求周长最典型的应用。
结构:外接大长方形 ( 左下、 右下、 右上、 左上),右下部分被挖成台阶状;台阶段为实线,平移补全所需的底、高方向段以虚线提示。
标准形:直角阶梯形(横平竖直)的周长等于其外接长方形的周长: 底 高 。
适用前提与边界条件
- 图形必须是「缺了一个长方形角」的阶梯形,所有横段水平、所有竖段竖直
- 平移只改变位置不改变长短,各段长度要全部数到,不能漏掉开口处的虚线段
求解策略
- 认形:确认图形为横平竖直的台阶(L 形或多级楼梯形)
- 拼横:所有水平台阶段平移拼成底边 ,总长
- 拼竖:所有竖直台阶段平移拼成高 ,总长
- 求周长:周长
模型结构
如图,图形外接一个大长方形 ,右下角缺去一块后形成台阶状轮廓。台阶的每个踏面水平、每个踢面竖直,实线是台阶形实际的边,虚线提示平移后与虚线重合的位置。
核心结论与推导
结论:台阶形的周长等于外接长方形的周长:
推导:平移不改变线段的长度。把所有水平的踏面段向下平移,首尾相接恰好拼成底边 ,故水平段总长为 ;把所有竖直的踢面段向右平移,首尾相接恰好拼成高 ,故竖直段总长为 。再加上大长方形上边、左边两段,周长为
典例精析
例:如图,台阶形外接大长方形的底 、高 。求台阶形的周长。
解:各水平段平移拼成 ,各竖直段平移拼成 ,无论几级台阶都有
常见变式
- 双楼梯形:长方形两侧都被挖成台阶形,两组台阶分别平移到两边,周长仍等于大长方形周长。
- 楼梯铺地毯:求台阶上铺地毯的长度,只需算「横段总长加竖段总长」,即底加高,不用逐段量。
- 绕楼梯跑圈:沿台阶外沿跑一圈的路程,正是外接长方形的周长。
对比与联系
| 模型 | 手段 | 相等量 | 求的量 |
|---|---|---|---|
| 楼梯模型 | 平移横竖段 | 周长 大长方形周长 | 周长 |
| 割补法 | 沿高割下平移 | 面积不变 | 面积 |
| 等积变形 | 顶点平移 | 面积不变 | 三角形面积 |
正例与反例
✅ 正例
- 图中台阶形的水平台阶段之和等于底边 ,竖直台阶段之和等于高 ,周长
❌ 反例
- 斜的台阶(台阶段不水平、不竖直)不能用平移拼成长方形,不能套结论
高频误解与考试易错
- 周长与面积混淆:楼梯模型结论针对的是周长,台阶形面积不等于大长方形面积(要减去缺口)
- 漏数一边:阶梯折线本身只有一折一折,要配上完整大长方形的另外三边(图中虚线提示)才是周长
- 段数变多后慌乱:无论多少级台阶,横段总长都等于底边、竖段总长都等于高
常见问题
为什么各段横的能拼成一条底边?
平移不改变线段长度。把每级台阶的水平段向下平移到同一条直线上,恰好首尾相接拼成底边 ;同理竖直段向右平移拼成高 。
楼梯模型求面积怎么算?
面积要诚实算:阶梯形面积等于外接大长方形面积减去缺掉的小长方形面积,不能直接用大长方形面积;本模型的平移相等结论只保周长。
台阶数增加结论还成立吗?
成立。无论几级,所有横段的「和」始终等于底,所有竖段的「和」始终等于高,周长始终等于外接长方形周长。
依据与出处
- 人教版(2024 审定)三年级上册 第七单元《长方形和正方形》(长方形的周长)