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小學數學很難的求陰影面積的題

教育 更新时间:2024-06-12 16:35:43

還是一道網上十分常見的求陰影面積題,這道題看着很簡單,但是實際上并沒有什麼簡單的算法(并不能用所謂的割補轉換等方法計算)。

小學數學很難的求陰影面積的題(一道看似簡單的小學陰影面積題的高級解法)1

問題描述:正方形邊長為a,四個以正方形頂點為圓心,以邊長長度為半徑的圓分别相交于EFMN,求陰影面積。

顯然陰影面積CDE等于ADF面積,DEF面積等于BMN面積。

把陰影CDE面積記為S1,DEF面積記為S2,MNEF面積記為S3。

由弧BMFD和弧BNED組成的圖形面積很容易求,

S3 2S2=πa^2/4-(a^2-πa^2/4)

=πa^2/2- a^2

=(π/2-1)a^2

接下來隻要求出S3即可。

小學數學很難的求陰影面積的題(一道看似簡單的小學陰影面積題的高級解法)2

S3=正方形EFMN面積 四個扇形DMN面積-三角形DMN面積

三角形DEF看着像是等邊三角形(實際上就是)證明過程如下:

ΔDCM為等邊三角形,∠MDC=60°,∠ADM=30°

同理ΔADN為等邊三角形,∠ADN=60°

所以,∠ADM=∠MDN=∠NDC=30°

所以DN這條線上的任一點到M和C的距離就是相等的,即MN=NC,也就相當于EF=FD,而DF=DE,ΔDEF為等邊三角形。

小學數學很難的求陰影面積的題(一道看似簡單的小學陰影面積題的高級解法)3

MN=2asin15° (sin15°=(√6-√2)/4)

SΔDMN=DM×DN×sin30°/2=a^2/4

正方形MNEF面積=4a^2×(sin15°)^2

=(2-√3)a^2

扇形DMN面積=πa^2/12

圖形MNEF面積S3=(2-√3)a^2 4×(πa^2/12- a^2/4)

=(1-√3 π/3)a^2

圖形DEF面積記為S2={(π/2-1)a^2-(1-√3 π/3)a^2}/2

=(π/6 √3-2) a^2/2

陰影面積S1= {a^2-πa^2/4-(π/6 √3-2) a^2/2}/2

=(1-√3/4-π/6)a^2

作為一名經曆過高等數學洗禮的當代大學生,算到這裡不禁眉頭一皺,接下來就為大家介紹高等數學解法。

小學數學很難的求陰影面積的題(一道看似簡單的小學陰影面積題的高級解法)4

圓C1:(x-a)^2 (y-a)^2=a^2

圓C2:x^2 (y-a)^2=a^2

交點A(a/2,(2-√3)a/2)

面積即為曲線C2在(0,a/2)之間與x軸所圍面積的2倍,也就是積分的2倍。

曲線C2:y=a-√(a^2-x^2)

積分:

小學數學很難的求陰影面積的題(一道看似簡單的小學陰影面積題的高級解法)5

積分的2倍即為所求,(1-√3/4-π/6)a^2與上面計算結果一緻。

嗯。确實簡單不少……

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